Question

8．“西氣東輸”的氣體是指天然氣，主要成分是甲烷．工業上用碳與水在高溫下反應制得水煤氣．水煤氣的主要成分是CO和H₂，兩者體積比約為1：1.1mol CO氣體完全燃燒生成CO₂氣體放出283kJ熱量，1molH₂完全燃燒生成氣態水放出242kJ熱量；1molCH₄氣體完全燃燒生成CO₂氣體和氣態水放出802kJ熱量．
（1）寫出H₂完全燃燒生成氣態水的熱化學反應方程式：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-242kJ/mol；
（2）忽略水煤氣中其它成分，相同狀況下若產生相等的熱量，則所需水煤氣體積是甲烷體積的3.06倍，水煤氣放出CO₂的體積是甲烷放出CO₂的體積的1.5倍．
（3）以天然氣代替水煤氣作民用燃料，突出的優點是熱值高和污染小產生溫室氣體少．（任寫2點）

Answer 1

分析 （1）結合熱化學方程式書寫方法，標注物質聚集狀態和對應焓變；
（2）水煤氣中主要成分是CO和H₂，二者的體積比為l：l，l mol CH₄氣體完全燃燒生成CO₂氣體和氣態水放出802kJ熱量，結合熱化學方程式計算熱量之比；
（3）相同物質的量的天然氣和水煤氣，天然氣燃燒放出的熱量多，燃燒產生的污染少．

解答 解：（1）1mol H₂完全燃燒生成氣態水放出242kJ熱量，所以H₂完全燃燒生成氣態水的熱化學方程式：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-242kJ•mol^-1，
故答案為：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-242kJ/mol；
（2）依據熱化學方程式：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；
水煤氣中主要成分是CO和H₂，二者的體積比為l：l，1molCH₄燃燒放熱802kJ，1molCO、H₂混合氣體放熱$\frac{283+242}{2}$kJ=262.5kJ，相同狀況下若得到相等的熱量，所需水煤氣與甲烷的體積比約為$\frac{Q}{262.5}$：$\frac{Q}{802}$=3.06：1，所需水煤氣體積是甲烷體積的3.06倍，燃燒生成的CO₂的體積比等于其物質的量之比=$\frac{3.06×\frac{1}{2}}{1}$=1.5：1，水煤氣放出CO₂的體積是甲烷放出CO₂的體積的1.5倍，
故答案為：3.06，1.5；
（3）以上數據和計算說明，相同物質的量的天然氣和水煤氣，天然氣燃燒放出的熱量多，即熱值高，燃燒產生的溫室氣體CO₂少，
故答案為：熱值高，污染小產生溫室氣體少．

點評 本題主要考查了熱化學方程式書寫，反應熱量的計算應用，燃燒特征的比較分析，注意反應中的熱量與物質的量成正比，題目難度中等．