Question

將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣的主要化學反應為C（石墨，s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）．已知：C（石墨，s）、H₂（g）和CO（g）的燃燒熱分別是393.5kJ/mol、285.8kJ/mol、283.0kJ/mol；H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol．
請回答下列問題：
（1）根據(jù)以上數(shù)據(jù)，寫出C（石墨，s）與水蒸氣反應的熱化學反應方程式：

C（石墨，s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ/mol

．
（2）比較反應熱數(shù)據(jù)可知，1mol CO（g）和1mol H₂（g）完全燃燒放出的熱量之和比1mol C（石墨，s）完全燃燒放出的熱量多．甲同學據(jù)此認為“煤轉(zhuǎn)化為水煤氣可以使燃燒放出更多的熱量”；乙同學根據(jù)蓋斯定律作出如圖1所示循環(huán)圖，并據(jù)此認為“煤轉(zhuǎn)化為水煤氣后再燃燒放出的熱量與煤直接燃燒放出的熱量相等”．

請評價甲、乙兩同學的觀點，正確的是

乙

（填“甲”或“乙”），判斷的理由是

甲同學忽略了煤轉(zhuǎn)化為水煤氣要吸收熱量

．
（3）人們把拆開1mol化學鍵所吸收的能量看成該化學鍵的鍵能．已知：石墨、O₂分子中化學鍵的鍵能分別是460.7kJ/mol、497kJ/mol，則C=O鍵的鍵能為

1136.3

kJ/mol．
（4）煉鐵高爐中可將煤轉(zhuǎn)化為CO再還原鐵的氧化物，已知煉鐵過程中有下列熱化學方程式：
①Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-24.8kJ/mol
②Fe₂O₃（s）+CO（g）=2Fe₃O₄（s）+CO₂（g）△H=-47.2kJ/mol
③Fe₃O₄（s）+CO（g）=3FeO（s）+CO₂（g）△H=+640.4kJ/mol
由FeO固體得到Fe固體和CO₂氣體時對應的△H約為

-218.0

kJ/mol．
（5）水煤氣也是重要的有機化工原料．CO和H₂在一定條件下可以合成甲醛，能滿足“綠色化學”的要求，完全利用原料中的原子，實現(xiàn)零排放．該反應過程的能量變化如圖2所示．該反應屬于

吸熱

（填“吸熱”或“放熱”）反應，該反應的△H=

反應物質(zhì)的總能量-生成物的總能量

．

Answer 1

分析：（1）先根據(jù)燃燒熱寫出熱化學方程式，然后根據(jù)蓋斯定律來解答；
（2）根據(jù)蓋斯定律：化學反應不管是一步完成還是分幾步完成，其反應熱是相同的；也就是說，化學反應的反應熱只與反應的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與反應途徑無關(guān)．即如果一個反應可以分幾步進行，則各步反應的反應熱之和與該反應一步完成時的反應熱相同；根據(jù)煤轉(zhuǎn)化為水煤氣要吸收熱量；
（3）根據(jù)反應熱=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能來解答；
（4）根據(jù)蓋斯定律來解答；
（5）根據(jù)吸熱反應中生成物的總能量大于反應物的總能量，反應熱=反應物質(zhì)的總能量-生成物的總能量；

解答：解：（1）①C（石墨，s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5 kJ/mol
        ②CO（g）+l/2O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0 kJ/mol 
        ③H₂（g）+l/2O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol
        ④H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol．
根據(jù)蓋斯定律，①-②-③+④得：C（石墨，s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ/mol，
故答案為：C（石墨，s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ/mol；
（2）化學反應不管是一步完成還是分幾步完成，其反應熱是相同的；也就是說，化學反應的反應熱只與反應的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與反應途徑無關(guān)．即如果一個反應可以分幾步進行，則各步反應的反應熱之和與該反應一步完成時的反應熱相同；煤轉(zhuǎn)化為水煤氣要吸收熱量；故答案為：乙；甲同學忽略了煤轉(zhuǎn)化為水煤氣要吸收熱量；
（3）C（石墨，s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5 kJ/mol，石墨中每個碳原子與其他3個碳原子形成共價鍵，1個石墨中形成3個共價鍵，1個氧氣中含有1個O=O，1個CO₂中含有2個C=O，則△H=460.7kJ/mol×3+497kJ/mol-2×E（C=O）=-393.5 kJ/mol，E（C=O）=1136.3kJ/mol，故答案為：1136.3；
（4）Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-24.8kJ/mol      ①
    3Fe₂O₃（s）+CO（g）=2Fe₃O₄（s）+CO₂（g）△H=-47.2kJ/mol    ②
   Fe₃O₄（s）+CO（g）=3FeO（s）+CO₂（g）△H=+640.5kJ/mol       ③
①×3-②-③×2得
 6CO（g）+6FeO（s）=6Fe（s）+6CO₂（g）△H=（-24.8kJ/mol）×3-（-47.2kJ/mol）-（+640.5kJ/mol）×2=-1308.0kJ/mol，
即 CO（g）+FeO（s）=Fe（s）+CO₂（g）△H=-218.0kJ/mol 
故答案為：-218.0
（5）吸熱反應中生成物的總能量大于反應物的總能量，反應熱=反應物質(zhì)的總能量-生成物的總能量，故答案為：吸熱，反應物質(zhì)的總能量-生成物的總能量；

點評：本題主要考查了蓋斯定律的應用，難度不大，根據(jù)課本知識即可完成．