题目内容
(12分)利用焦炭或天然气制取廉价的CO和H2,再用于氨合成和有机合成是目前工业生产的重要途径。回答下列问题:
(1)甲烷在高温下与水蒸气反应的化学方程式为:CH4+H2O=CO+3H2。部分物质的燃烧热数据如下表:
已知1 mol H2O(g)转变为1 mol H2O(l)时放出44.0 kJ热量。写出CH4和水蒸气在高温下反应的热化学方程式 。
(2)500℃、50MPa时,在容积为V L的容器中加入1 mol N2、3 mol H2,,此时N2的转化率为a。则平衡时NH3的浓度为 。
(3)1,3―丙二醇是重要的化工原料,用乙烯合成1,3―丙二醇的路线如下:
某化工厂已购得乙烯11.2 t,考虑到原料的充分利用,反应②、③所需的CO和H2可由以下两个反应获得:
C+H2OCO+H2 CH4+H2OCO+3H2
假设在生产过程中,反应①、②、③中各有机物的转化率均为100%。且反应②中CO和H2、反应③中H2的转化率都为80%,计算至少需要焦炭 吨、甲烷 吨,
才能满足生产需要。
(1)甲烷在高温下与水蒸气反应的化学方程式为:CH4+H2O=CO+3H2。部分物质的燃烧热数据如下表:
物 质 | 燃烧热(kJ·mol-1) |
H2(g) | -285.8 |
CO(g) | -283.0 |
CH4(g) | -890.3 |
(2)500℃、50MPa时,在容积为V L的容器中加入1 mol N2、3 mol H2,,此时N2的转化率为a。则平衡时NH3的浓度为 。
(3)1,3―丙二醇是重要的化工原料,用乙烯合成1,3―丙二醇的路线如下:
某化工厂已购得乙烯11.2 t,考虑到原料的充分利用,反应②、③所需的CO和H2可由以下两个反应获得:
C+H2OCO+H2 CH4+H2OCO+3H2
假设在生产过程中,反应①、②、③中各有机物的转化率均为100%。且反应②中CO和H2、反应③中H2的转化率都为80%,计算至少需要焦炭 吨、甲烷 吨,
才能满足生产需要。
(1)CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g); △H =+206.1 kJ·mol-1(3分)
(2)2a/V mol/L(3分)
(3)3.0 4.0
(2)2a/V mol/L(3分)
(3)3.0 4.0
(1)CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g); △H =+206.1 kJ·mol-1(3分)
(2)2a/V mol/L(3分)
(3)反应②中 C2H4 ~ CO ~ H2 ~ HOCH2CH2CHO
28 28 2 74
11.2t m(CO)×80% m(H2)×80% m(HOCH2CH2CHO)
则m(CO)=14 t m(H2)="1.0" t m(HOCH2CH2CHO) ="29.6" t
反应③中 HOCH2CH2CHO ~ H2
74 2
29.6t m(H2)×80%
则m(H2)="1.0" t
反应②、③中共需CO14t、H22.0 t。
C + H2OCO + H2 CH4 + H2OCO + 3H2
12 28 2 16 28 6
m(C) m(CH4)
得方程组=14t 和 =2.0 t[来源]
解得m(C)=3.0 t m(CH4)=4.0 t
所以需要焦炭3.0 t、甲烷4.0 t (6分)
(2)2a/V mol/L(3分)
(3)反应②中 C2H4 ~ CO ~ H2 ~ HOCH2CH2CHO
28 28 2 74
11.2t m(CO)×80% m(H2)×80% m(HOCH2CH2CHO)
则m(CO)=14 t m(H2)="1.0" t m(HOCH2CH2CHO) ="29.6" t
反应③中 HOCH2CH2CHO ~ H2
74 2
29.6t m(H2)×80%
则m(H2)="1.0" t
反应②、③中共需CO14t、H22.0 t。
C + H2OCO + H2 CH4 + H2OCO + 3H2
12 28 2 16 28 6
m(C) m(CH4)
得方程组=14t 和 =2.0 t[来源]
解得m(C)=3.0 t m(CH4)=4.0 t
所以需要焦炭3.0 t、甲烷4.0 t (6分)
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