Question

“西气东输”是西部大开发的重点工程，这里的“气”指天然气，其主要成分为甲烷．

(1)工业上将碳与水在高温下反应制得水煤气，水煤气的主要成分是CO和H₂，它们的体积比约为1∶1．已知：

2CO(g)＋O₂(g)2CO₂(g)ΔH＝－566 kJ·mol^－1

2H₂(g)＋O₂(g)2H₂O(l)ΔH＝－572 kJ·mol^－1

CH₄(g)＋2O₂(g)CO₂(g)＋2H₂O(l)ΔH＝－890 kJ·mol^－1

若不考虑水煤气中其他成分，相同状况下要获得相等的热量，所需甲烷与水煤气的体积比约为_________，它们燃烧生成的CO₂的量之比约为_________．

以甲烷代替水煤气作民用燃气，其优点之一是_________．

(2)某化工生产中用烷烃和水蒸气反应得到的CO和H₂为主的混合气，这种混合气可用于生产甲醇或合成氨，对甲烷而言，有如下两个主要反应：

①CH₄(g)＋1/2O₂(g)CO(g)＋2H₂(g)ΔH₁＝－36 kJ·mol^－1

②CH₄(g)＋H₂O(g)CO(g)＋3H₂(g)ΔH₂＝＋216 kJ·mol^－1

由反应①②推出总反应热为零的总反应方程式为_________；求进料气中空气(O₂的体积分数为21％)与水蒸气的体积比_________．

Answer 1

答案：
解析：

答案：(1)1∶3(或569∶1 780)　2∶3(或569∶890) 　　以甲烷代替水煤气作民用燃气的优点是：燃烧值高(或用气量少；经济实惠；节省投资；减少碳氧化合物排放量；减少燃煤用量；有利于保护环境；提高使用安全性；使煤更多地得以综合利用)． 　　(2)根据盖斯定律：n1ΔH1＋n2ΔH2＝ΔH3＝0，所以有： 　　＝6 　　总反应热为零的反应方程式为6×①＋②，即 　　7CH4(g)＋3O2(g)＋H2O(g)7CO(g)＋15H2(g)ΔH3＝0 　　从方程式可知：进料气中V(O2)∶V〔H2O(g)〕＝3∶1，则 　　＝14.3∶1． 　　解析：这是一道非常典型的热化学方程式计算题．具体答案提示如下： 　　(1)1 mol水煤气即CO和H2各0.5 mol，则知0.5 mol　CO放热141.5 kJ，0.5 mol　H2放热143 kJ，共放热284.5 kJ，而1 mol　CH4放热890 kJ，即得1∶3(或569∶1 780)；(2)根据CO－CO2的关系式，生成(0.5×3)mol　CO2，根据CH4～CO2的关系式，生成1 mol　CO2，从而得到2∶3(或569∶890)．