题目

题型：不详难度：来源：

“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=-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的物质的量之比约为______________。
以甲烷代替水煤气作民用燃气，其优点是_________。
（2）某化工生产中用烷烃和水蒸气反应得到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=-36kJ·mol^-1
②CH₄(g)+H₂O(g)CO(g)+3H₂(g)　ΔH₂=+216kJ·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__________。

答案

（1）1∶3（或569∶1780）　2∶3（或569∶890）
优点：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

（1）1mol水煤气即CO和H₂各0.5mol，已知0.5molCO放热141.5kJ，0.5molH₂放热143kJ，共放热284.5kJ，而1molCH₄放热890kJ，即得1∶3（或569∶1780）；根据CO～CO₂的关系式，生成（0.5×3）molCO₂，根据CH₄～CO₂的关系式，生成1molCO₂，从而得到2∶3（或569∶890）