Question

天然氣、重油、煤都可以與水反應(yīng)制得氫氣．下表是某合成氨廠采用不同原料時的相對投資費用和能量消耗的數(shù)據(jù)．

原料	天然氣	重油	煤
相對投資費用	1.0	1.5	2.0
能量消耗/J?t-1	28×109	38×109	48×109

請回答下列問題．
（1）依據(jù)上表信息，你認為采用

 

為原料最好．
（2）請寫出甲烷在高溫、催化劑的作用下與水蒸氣反應(yīng)生成氫氣和一氧化碳的化學(xué)方程式：

 

．
（3）已知C（s）、CO（g）和H₂（g）完全燃燒的熱化學(xué)方程式分別為：
C（s）+O₂（g）═CO₂（g）；△H=-394kJ?mol^-1①
2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）；△H=-566kJ?mol^-1②
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）；△H=-484kJ?mol^-1③
試寫出由C與水蒸氣在高溫條件下反應(yīng)生成氫氣與一氧化碳的熱化學(xué)方程式：

 

．

Answer 1

考點：熱化學(xué)方程式

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化

分析：（1）依據(jù)表中信息進行對比解答，天然氣相對投資費用1.0，能量消耗28109J?t^-1，天然氣相對投資費用1.5，能量消耗28109×1.5J?t^-1，天然氣相對投資費用2.0，能量消耗2×28109J?t^-1，相對于重油和煤，天然氣為原料最好；
（2）根據(jù)質(zhì)量守恒進行解答；
（3）根據(jù)蓋斯定律進行解答．

解答： 解：（1）根據(jù)合成氨廠采用不同原料的相對投資和能量消耗表，天然氣相對投資費用1.0，能量消耗28109J?t^-1，天然氣相對投資費用1.5，能量消耗28109×1.5J?t^-1，天然氣相對投資費用2.0，能量消耗2×28109J?t^-1，相對于重油和煤，天然氣為原料最好，故答案為：天然氣；
（2）甲烷在高溫、催化劑的作用下與水蒸氣反應(yīng)；生成氫氣和一氧化碳，根據(jù)題干中提供的反應(yīng)物和生成物，再根據(jù)質(zhì)量守恒，即可得出CH₄+H₂O

高溫    .

催化劑

CO+3H₂，
故答案為：CH₄+H₂O

高溫    .

催化劑

CO+3H₂；
（3）C（s）、CO（g）和H₂（g）完全燃燒的熱化學(xué)方程式分別為：
C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-394kJ/mol；A
2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566kJ/mol；B
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-484kJ/mol；C
將ABC三式作如下變換，A-

1

2

C-

1

2

B可得：C_（S）+H₂O_（g）

高溫  .

CO_（g）+H_2（g） △H=+131KJ/mol，
故答案為：C_（S）+H₂O_（g）

高溫  .

CO_（g）+H_2（g） △H=+131KJ/mol．

點評：本題是一道化學(xué)和工業(yè)生產(chǎn)聯(lián)系的題目，主要考查了合成氨工業(yè)，掌握合成氨工業(yè)的流程和設(shè)備，結(jié)合化學(xué)平衡的原理解答是關(guān)鍵，難度中等．