利用焦炭或天然氣制取廉價的CO和H2，再用于氨合成和有機合成是目前工業(yè)生產(chǎn)的重要途徑．回答下列問題：
（1）甲烷在高溫下與水蒸氣反應的化學方程式為：CH4+H2O=CO+3H2．部分物質的燃燒熱數(shù)據(jù)如表：
物  質 燃燒熱（kJ?mol-1）
H2（g） -285.8
CO（g） -283.0
CH4（g） -890.3
已知1mol H2O（g）轉變?yōu)?mol H2O（l）時放出44.0kJ熱量．寫出CH4和水蒸氣在高溫下反應的熱化學方程式
CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+206.1kJ?mol-1
CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+206.1kJ?mol-1
．
（2）500℃、50MPa時，在容積為V L的容器中加入1mol N2、3mol H2，，此時N2的轉化率為a．則平衡時NH3的濃度為
2a
V
mol/L
2a
V
mol/L
．
（3）1，3-丙二醇是重要的化工原料，用乙烯合成1，3-丙二醇的路線如下：

某化工廠已購得乙烯11.2t，考慮到原料的充分利用，反應②、③所需的CO和H2可由以下兩個反應獲得：
C+H2O
 高溫 
.
 
CO+H2     CH4+H2O
 高溫 
.
 
CO+3H2
假設在生產(chǎn)過程中，反應①、②、③中各有機物的轉化率均為100%．且反應②中CO和H2、反應③中H2的轉化率都為80%，計算至少需要焦炭
3.0
3.0
噸、甲烷
4.0
4.0
噸，才能滿足生產(chǎn)需要．
分析：（1）寫出各反應的熱化學方程式，根據(jù)各反應的熱化學方程式，利用蓋斯定律解答；
（2）根據(jù)轉化率計算出參加反應的氮氣的物質的量，結合方程式利用物質的量之比等于化學計量數(shù)之比求出氨氣的物質的量，再根據(jù)濃度定義計算；
（3）根據(jù)關系式求出反應②、③中共需CO與H2的質量，令需焦炭xt，甲烷yt，根據(jù)方程式用x、y分別表示焦炭、甲烷生成的CO與H2的質量，再根據(jù)反應②、③中共需CO與H2的質量，列方程解答．
解答：解：（1）由表中數(shù)據(jù)可知：①H2（g）+
1
2
O2（g）=H2O（l）△H=-285.8kJ?mol-1，
②CO（g）+
1
2
O2（g）=CO2（g）△H=-283.0 kJ?mol-1，
③CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3 kJ?mol-1，
④H2O（g）=H2O（l）△H=-44.0kJ?mol-1，
利用蓋斯定律，將③+④-①×3-②可得：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+206.1 kJ?mol-1，
故答案為：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+206.1 kJ?mol-1；
（2）參加反應的氮氣的物質的量為1mol×a=amol，根據(jù)反應N2 （g）+3H2 （g） 2NH3（g）可知
生成的氨氣的物質的量為參加反應的氮氣的物質的量的2倍，所以生成的氨氣的物質的量為2amol，
平衡時NH3的濃度為c（NH3）=
2amol
VL
=
2a
V
mol/L，
故答案為：
2a
V
mol/L；
（3）反應②中   
C2H4 ～～～～CO～～～～～～～～H2 ～～～～～～HOCH2CH2CHO
28          28                2                  74
11.2t     m（CO）×80%        m（H2）×80%       m（HOCH2CH2CHO）
則m（CO）=14t，m（H2）=1.0 t，m（HOCH2CH2CHO）=29.6 t，
反應③中  HOCH2CH2CHO～H2
          74           2
          29.6t        m（H2）×80%
則m（H2）=1.0 t，
反應②、③中共需CO14 t、H22.0 t．
令需焦炭xt，甲烷yt，則
   C+H2O
 高溫 
.
 
CO+H2            CH4+H2O
 高溫 
.
 
CO+3H2
   12          28    2         16             28   6
    x         
7
3
x  
1
6
x         y            
7
4
y  
3
8
y
所以有：
7
3
x+
7
4
y=14和
1
6
x+
3
8
y=2，
解得，x=3，y=4，
故答案為：3.0；4.0．
點評：本題考查較為綜合，涉及化學平衡，熱化學方程式書寫，有機合成計算，題目難度較大，本題注意利用關系式計算，注意利用蓋斯定律計算反應熱的方法．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中化學 來源： 題型：閱讀理解

（2010?南通模擬）利用焦炭或天然氣制取廉價的CO和H2，再用于有機合成是目前工業(yè)生產(chǎn)的重要途徑．回答下列問題：
（1）甲烷在高溫下與水蒸氣反應的化學方程式為：CH4+H2O═CO+3H2．部分物質的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表：
物  質 燃燒熱（kJ?mol-1）
H2（g） -285.8
CO（g） -283.0
CH4（g） -890.3
已知1mol H2O （g）轉變?yōu)?mol H2O（l）時放出44.0kJ熱量．則CH4和水蒸氣在高溫下反應生成1mol H2的反應熱為
+68.7kJ/mol
+68.7kJ/mol
．
（2）用CO和H2在一定條件下合成甲醇：CO+2H2?CH3OH．工業(yè)上采用稍高的壓強（5MPa）和250℃，其可能原因是
從平衡常數(shù)與溫度的變化關系可知該反應為放熱反應，溫度低，甲醇的產(chǎn)率高，但反應速率慢，經(jīng)濟效益低；又因為該反應是氣體體積縮小的反應，采用稍高的壓強有利于提高原料氣的轉化率
從平衡常數(shù)與溫度的變化關系可知該反應為放熱反應，溫度低，甲醇的產(chǎn)率高，但反應速率慢，經(jīng)濟效益低；又因為該反應是氣體體積縮小的反應，采用稍高的壓強有利于提高原料氣的轉化率
．
反應溫度/℃ 平衡常數(shù) 反應溫度/℃ 平衡常數(shù)
0 667.30 200 1.909×10-2
100 12.92 300 2.42×10-4
（3）1，3-丙二醇是重要的化工原料，用乙烯合成1，3-丙二醇的路線如下：
CH2=CH2HOCH2CH2CHO HOCH2CH2CH2OH
某化工廠已購得乙烯11.2t，考慮到原料的充分利用，反應②、③所需的CO和H2可由以下兩個反應獲得：
C+H2O
 高溫 
.
 
 CO+H2     CH4+H2O 
 高溫 
.
 
CO+3H2
假設在生產(chǎn)過程中，反應①、②、③中各有機物的轉化率均為100%．且反應②中CO和H2、反應③中H2的轉化率都為80%，計算至少需要焦炭、甲烷各多少噸，才能滿足生產(chǎn)需要？
需要焦炭3.0 t、甲烷4.0 t
需要焦炭3.0 t、甲烷4.0 t
．

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科目：高中化學 來源： 題型：

利用焦炭或天然氣制取廉價的CO和H2，再用于氨合成和有機合成是目前工業(yè)生產(chǎn)的重要途徑．
（1）已知：CH4（g）+2O2 （g）=CO2 （g）+2H2O （l）△H=-890.3kJ?mol-1     ①
H2（g）+1/2O2 （g）=H2O （l）△H=-285.8kJ?mol-1 ②
CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）△H=-283.0kJ?mol-1 ③
H2O（g）=H2O（l）△H=-44.0kJ?mol-1 ④
反應CH4（g）+H2O（g）
 高溫 
.
 
  CO（g）+3H2（g），△H=
+206.1
+206.1
kJ?mol-1．標準狀況下33.6L甲烷高溫下與水蒸氣完全反應生成CO和H2，反應過程中轉移
9
9
mole-，放出
309.15
309.15
kJ熱量．
（2）一定條件下，在體積為5L的密閉容器中，一氧化碳與氫氣反應生成甲醇（催化劑為Cu2O/ZnO）：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）．不同溫度時甲烷的物質的量隨時間變化曲線如圖所示．根據(jù)題意完成下列各題：
①反應達到平衡時，平衡常數(shù)表達式K=
c(CH3OH)
c(CO)?c2(H2)
c(CH3OH)
c(CO)?c2(H2)
，降低溫度，K值
增大
增大
（填“增大”、“減小”或“不變”）．
②在300℃，從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率v（H2）=
2nA/5tAmol?（L?min）-1
2nA/5tAmol?（L?min）-1
．（用相關符號和數(shù)據(jù)表示）
③判斷該可逆反應達到平衡狀態(tài)的標志是
bd
bd
．（填字母）
a．CH3OH的生成速率與CO的消耗速率相等   b．容器中氣體的壓強不變
c．容器中混合氣體的密度保持不變           d．CO百分含量保持不變
e．CO和CH3OH濃度相等
④欲提高H2的轉化率，下列措施可行的是
c
c
．（填字母）
a．向容器中再充入Ar    b．改變反應的催化劑
c．向容器中再充入CO                      d．升高溫度．

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科目：高中化學 來源： 題型：

（12分）利用焦炭或天然氣制取廉價的CO和H2，再用于氨合成和有機合成是目前工業(yè)生產(chǎn)的重要途徑�；卮鹣铝袉栴}：

（1）甲烷在高溫下與水蒸氣反應的化學方程式為：CH4＋H2O＝CO＋3H2。部分物質的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表：

物  質

燃燒熱（kJ·mol－1）

H2(g)

－285.8

CO(g)

－283.0

CH4(g)

－890.3

已知1 mol H2O(g)轉變?yōu)? mol H2O(l)時放出44.0 kJ熱量。寫出CH4和水蒸氣在高溫下反應的熱化學方程式                                                   。

（2）500℃、50MPa時，在容積為V L的容器中加入1 molN2、3 mol H2，，此時N2的轉化率為a。則平衡時NH3的濃度為                       。

（3）1,3―丙二醇是重要的化工原料，用乙烯合成1,3―丙二醇的路線如下：

某化工廠已購得乙烯11.2 t，考慮到原料的充分利用，反應②、③所需的CO和H2可由以下兩個反應獲得：

C+H2OCO+H2     CH4+H2OCO+3H2

假設在生產(chǎn)過程中，反應①、②、③中各有機物的轉化率均為100%。且反應②中CO和H2、反應③中H2的轉化率都為80%，計算至少需要焦炭           噸、甲烷          噸，

才能滿足生產(chǎn)需要。

 

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科目：高中化學 來源：2010年四川省成都石室中學高三高考模擬考試（理科綜合）化學部分 題型：填空題

（12分）利用焦炭或天然氣制取廉價的CO和H2，再用于氨合成和有機合成是目前工業(yè)生產(chǎn)的重要途徑�；卮鹣铝袉栴}：
（1）甲烷在高溫下與水蒸氣反應的化學方程式為：CH4＋H2O＝CO＋3H2。部分物質的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表：

物 質
燃燒熱（kJ·mol－1）
H2(g)
－285.8
CO(g)
－283.0
CH4(g)
－890.3
已知1 mol H2O(g)轉變?yōu)? mol H2O(l)時放出44.0 kJ熱量。寫出CH4和水蒸氣在高溫下反應的熱化學方程式                                                   。
（2）500℃、50MPa時，在容積為V L的容器中加入1 mol N2、3 mol H2，，此時N2的轉化率為a。則平衡時NH3的濃度為                       。
（3）1,3―丙二醇是重要的化工原料，用乙烯合成1,3―丙二醇的路線如下：

某化工廠已購得乙烯11.2 t，考慮到原料的充分利用，反應②、③所需的CO和H2可由以下兩個反應獲得：
C+H2OCO+H2     CH4+H2OCO+3H2
假設在生產(chǎn)過程中，反應①、②、③中各有機物的轉化率均為100%。且反應②中CO和H2、反應③中H2的轉化率都為80%，計算至少需要焦炭           噸、甲烷          噸，
才能滿足生產(chǎn)需要。

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