Question

将煤转化为水煤气的主要化学反应为：
C+H₂O

高温 .

CO+H₂
C（s）、CO（g）和H₂（g）完全燃烧的热化学方程式为：
C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ?mol^-1
H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H=-242.0kJ?mol^-1
CO（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）△H=-283.0kJ?mol^-1
请回答：
（1）根据以上数据，写出C（s）与水蒸气反应的热化学反应方程式：______．
（2）比较反应热数据可知，1molCO（g）和1molH₂（g）完全燃烧放出的热量之和比1molC（s）完全燃烧放出的热量多．甲同学据此认为“煤转化为水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量”；乙同学根据盖斯定律作出下列循环图（见图）：

并据此认为“煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与煤直接燃烧放出的热量相等”．
请分析：甲、乙两同学观点正确的是______（填“甲”或“乙”）；判断的理由是______．
（3）将煤转化为水煤气作为燃料和煤直接燃烧相比有很多优点，请列举其中的两个优点______，
______．
（4）水煤气不仅是优良的气体燃料，也是重要的有机化工原料．
CO和H₂在一定条件下可以合成：①甲醇、②甲醛、③甲酸、④乙酸．
试分析当CO和H₂按1：1的体积比混合反应，合成上述______（填序号）物质时，可以满足“绿色化学”的要求，完全利用原料中的原子，实现零排放．

Answer 1

（1）①C（石墨，s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5 kJ/mol，
②CO（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）△H=-242.0 kJ/mol，
③H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（l）△H=-283.0 kJ/mol，
④H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0 kJ/mol，
根据盖斯定律，①-②-③+④得：C（石墨，s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+131.5 kJ/mol，
故答案为：C（石墨，s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+131.5 kJ/mol；
（2）化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的，也就是说，化学反应的反应热只与反应的始态和终态有关，与反应途径无关．即如果一个反应可以分几步进行，则各步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热相同；煤转化为水煤气要吸收热量，
故答案为：乙；甲同学忽略了煤转化为水煤气要吸收热量；
（3）通过改变对煤粉的加工，使煤与空气的接触面积增大，燃烧更充分，减少污染物的排放，
故答案为：①减少污染 ②燃烧充分；
（4）“绿色化学”能实现零排放，即反应物中的原子利用率达到100%，也就是说反应类型一般是化合反应，且反应后产物中的各原子数目比不变，CO和H₂在一定条件下按照1：1反应，则只要各选项中的化学式能化为形式（CO）₁（H₂）₁，都是正确的．
①甲醇（CH₄O）可变为（CO）₁（H₂）₂，所以①不符合要求；
②甲醛（CH₂O）可变为（CO）₁（H₂）₁，②符合要求；
③甲酸（CH₂O₂）不能变为（CO）₁（H₂）₁的形式，所以理论上③不符合要求；
④乙酸（C₂H₄O₂）可变为（CO）₂（H₂）₂，所以理论上④符合要求．
故选：②④．