Question

将煤转化为水煤气的主要化学反应为C(s)＋H₂O(g)CO(g)＋H₂(g)；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)　 ΔH＝－393.5  kJ•mol^－1   

H₂(g)＋ O₂(g)=H₂O(g)    ΔH＝－242.0  kJ•mol^－1

CO(g)＋ O₂(g)=CO₂(g)   ΔH＝－283.0  kJ•mol^－1

（1）根据以上数据，写出C(s)与水蒸气反应的热化学方程式： _______  。

（2）比较反应热数据可知，1 mol CO(g)和1 mol H₂(g)完全燃烧放出的热量之和比1 mol C（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做出下列循环图，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”。请甲、乙两同学观点正确的是 _____（填“甲”或“乙”）；判断的理由是________。

（3）CO、H₂等可燃性气体可以设计成燃料电池，燃料电池是一种能量转化率较高的发电装置。如图是一种氢氧燃料电池示意图，则该电池a极的电极反应式为 ________ 。若将H₂换成CH₄，则该电池负极的电极反应式为 _______ 。

Answer

C(s)＋H2O(g) = CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.5 kJ·mol－1 乙 甲同学忽略了煤转化为水煤气要吸收热量（或ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，且ΔH2＞0） H2＋2OH- -2e-= 2H2O CH4＋10OH- - 8e-=7H2O＋2CO

【解析】

（1）先根据燃烧热写出热化学方程式，然后根据盖斯定律来解答；
（2）根据盖斯定律：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；根据煤转化为水煤气要吸收热量；

（3）该燃料电池中，通入氢气的电极上失电子发生氧化反应；如果将氢气换成甲烷，电解质溶液为KOH溶液，a电极上甲烷失电子和KOH反应生成碳酸钾和水。

（1）①C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5 kJ/mol，②CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H=-283.0 kJ/mol，③H2(g)+O2(g)=H2O(g)△H=-242.0kJ/mol，根据盖斯定律，①-②-③得：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+131.5kJ/mol，故答案为：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+131.5kJ/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)该电解质溶液为KOH溶液，a电极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，电极反应式为H2＋2OH- -2e- = 2H2O；如果将氢气换成甲烷，电解质溶液为KOH溶液，a电极上甲烷失电子和KOH反应生成碳酸钾和水，电极反应式为CH4＋10OH- - 8e-=7H2O＋2CO。