Question

（10分）“西气东输”是西部开发的重点工程，这里的气体是指天然气，其主要成分是甲烷。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H₂，两者的体积比约为1:1。已知1mol CO气体完全燃烧生成CO₂气体放出283kJ热量，1molH₂完全燃烧生成液态水放出286kJ热量；1molCH₄气体完全燃烧生成CO₂气体和液态水放出890kJ热量。
（1）写出H₂完全燃烧生成液态水的热化学反应方程式：_________________________，若1molCH₄气体完全燃烧生成CO₂气体和水蒸气，放出的热量________890kJ（填“＞”、“＝”或“＜”）
（2）忽略水煤气中其它成分，相同状况下若得到相等的热量，所需水煤气与甲烷的体积比约为________；燃烧生成的CO₂的质量比约为________________。
（3）以上数据和计算说明，以天然气代替水煤气作民用燃料，突出的优点是________________。

Answer 1

（1）2H₂(g)+O₂(g) ="=" 2H₂O(l)；△H=－572kJ?mol^-1  <
（2）25：8  3：1 （3）燃烧值高，减少CO₂的排放量，有利于保护环境

（1）1molH₂完全燃烧生成液态水放出286kJ热量，所以H₂完全燃烧生成液态水的热化学反应方程式2H₂(g)+O₂(g) ="=" 2H₂O(l)；△H=－572kJ?mol^-1。由于水蒸气的能量高于液态水的能量，所以1molCH₄气体完全燃烧生成CO₂气体和水蒸气，放出的热量小于890kJ。
（2）2mol水煤气完全燃烧放出的热量是283kJ＋286kJ＝569kJ，要放出569kJ的能量需要甲烷是569÷890＝0.64mol，其体积比越是25︰8。0.64mol甲烷质量是0.64mol×16g/mol＝10.23g，所以水煤气与甲烷的质量约为（28＋2）÷10.23＝3︰1.
（3）根据（2）可知放出相同的热量，消耗的甲烷质量少，所以燃烧值高，且能减少CO₂的排放量，有利于保护环境。