Question

9．“西气东输”的气体是指天然气，主要成分是甲烷．工业上用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H₂，两者体积比约为1：1.100℃，101kpa时，1mol CO气体完全燃烧生成CO₂气体放出283kJ热量，1molH₂完全燃烧生成气态水放出242kJ热量；1molCH₄气体完全燃烧生成CO₂气体和气态水放出802kJ热量．
（1）写出H₂完全燃烧生成气态水的热化学反应方程式：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-242kJ/mol；
（2）100℃，101kpa时，忽略水煤气中其它成分，相同状况下若产生相等的热量，则所需水煤气体积是甲烷体积的3.06倍，水煤气放出CO₂的体积是甲烷放出CO₂的体积的1.5倍（结果保留小数点后两位）．

Answer 1

分析 （1）结合热化学方程式书写方法，标注物质聚集状态和对应焓变；
（2）水煤气中主要成分是CO和H₂，二者的体积比为l：l，l mol CH₄气体完全燃烧生成CO₂气体和气态水放出802kJ热量，结合热化学方程式计算热量之比．

解答 解：（1）1mol H₂完全燃烧生成气态水放出242kJ热量，所以H₂完全燃烧生成气态水的热化学方程式：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-242kJ•mol^-1，
故答案为：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-242kJ/mol；
（2）依据热化学方程式：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-242kJ•mol^-1；
CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-802kJ/mol；
CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-283KJ/mol；
水煤气中主要成分是CO和H₂，二者的体积比为l：l，1molCH₄燃烧放热802kJ，1molCO、H₂混合气体放热$\frac{283+242}{2}$kJ=262.5kJ，相同状况下若得到相等的热量，所需水煤气与甲烷的体积比约为$\frac{Q}{262.5}$：$\frac{Q}{802}$=3.06：1，所需水煤气体积是甲烷体积的3.06倍，燃烧生成的CO₂的体积比等于其物质的量之比$\frac{3.06×\frac{1}{2}}{1}$=1.5：1，水煤气放出CO₂的体积是甲烷放出CO₂的体积的1.5倍，
故答案为：3.06，1.5．

点评 本题主要考查了热化学方程式书写，反应热量的计算应用，燃烧特征的比较分析，注意反应中的热量与物质的量成正比，题目难度中等．