Question

“西氣東輸”是西部大開發(fā)的重點工程，這里的“氣”指天然氣，其主要成分為甲烷。

（1）工業(yè)上將碳與水在高溫下反應(yīng)制得水煤氣，水煤氣的主要成分是CO和H₂，它們的體積比約為1∶1。已知：?

2CO(g)+O₂(g)2CO₂(g)　ΔH=-566kJ·mol^-1??

2H₂（g）+O₂（g）2H₂O(l)　ΔH=-572kJ·mol^-1??

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

若不考慮水煤氣中其他成分，相同狀況下要獲得相等的熱量，所需甲烷與水煤氣的體積比約為_________，它們?nèi)紵�生成的CO₂的物質(zhì)的量之比約為______________?。?

以甲烷代替水煤氣作民用燃氣，其優(yōu)點是_________。?

（2）某化工生產(chǎn)中用烷烴和水蒸氣反應(yīng)得到CO和H₂為主的混合氣，這種混合氣可用于生產(chǎn)甲醇或合成氨，對甲烷而言，有如下兩個主要反應(yīng)：?

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

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

由反應(yīng)①②推出總反應(yīng)熱為零的總反應(yīng)方程式為____________________________；求進料氣中空氣（O₂的體積分數(shù)為21%）與水蒸氣的體積比__________。

Answer 1

（1）1∶3（或569∶1780）　2∶3（或569∶890）?

優(yōu)點：燃燒值高（或用氣量少；經(jīng)濟實惠；節(jié)省投資；減少碳氧化合物排放量；減少燃煤用量；有利于保護環(huán)境；提高使用安全性；使煤更多地得以綜合利用）?

（2）根據(jù)蓋斯定律：n₁ΔH₁+n₂ΔH₂=ΔH₃=0，所以有：?

=6?

總反應(yīng)熱為零的反應(yīng)方程式為6×①+②，即?

7CH₄(g)+3O₂(g)+H₂O(g)7CO(g)+15H₂(g)　ΔH₃=0?

從方程式可知：進料氣中V(O₂)∶V[H₂O(g)]=3∶1，則?

=14.3∶1。?

解析:

（1）1mol水煤氣即CO和H₂各0.5mol，已知0.5molCO放熱141.5kJ，0.5molH₂放熱143kJ，共放熱284.5kJ，而1molCH₄放熱890kJ，即得1∶3（或569∶1780）；根據(jù)CO～CO₂的關(guān)系式，生成（0.5×3）molCO₂，根據(jù)CH₄～CO₂的關(guān)系式，生成1molCO₂，從而得到2∶3（或569∶890）?