高二化学试题：化学反应及能量变化测评卷非选择题三

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高二化学试题：化学反应及能量变化测评卷非选择题三

19．(8分)“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)工业上将炭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＝－566 kJ/mol

2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH＝－572 kJ/mol

CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890 kJ/mol

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，其优点之一是__________。

(2)某化工生产中用甲烷和水蒸气反应得到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＝－36 kJ/mol

②CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)ΔH2＝＋216 kJ/mol

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%)与水蒸气的体积比为__________。

解析：(1)1 mol水煤气即CO和H2各0.5 mol，则知0.5 mol CO放热141.5 kJ,0.5 mol H2放热143 kJ，共放热284.5 kJ，而1 mol CH4放热890 kJ，即得1∶3(或569∶1 780)；根据CO～CO2的关系式，3 mol水煤气燃烧生成(0.5×3) mol CO2，根据CH4～CO2的关系式，1 mol CH4燃烧生成1 mol CO2，从而得到2∶3(或569∶890)。

(2)根据盖斯定律：n1ΔH1＋n2ΔH2＝ΔH3＝0，所以有：

n2(n1)＝－ΔH1(ΔH2)＝－－36 kJ/mol(216 kJ/mol)＝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

V(水蒸气)(V(空气))＝V[H2O(g)](V(O2)/0.21)＝1(3/0.21)＝14.3∶1。

以甲烷代替水煤气作民用燃气的优点是：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)。

答案：(1)1∶3(或569∶1 780)2∶3(或569∶890)燃烧值高(2)7CH4(g)＋3O2(g)＋H2O(g)===7CO(g)＋15H2(g)ΔH3＝014.3∶1

20．(8分)由甲、乙两人组成的实验小组，在同样的实验条件下，用同样的实验仪器和方法步骤进行两组中和热测定的实验，实验试剂及其用量如下表。

反应物

起始温度

T1/℃

终了温度

T2/℃

中和热

kJ/mol

①1.0 mol/L HCl溶液50 mL、1.1 mol/L NaOH溶液50 mL

13.0

 

ΔH

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