Question

【题目】甲烷和水蒸气反应的产物是合成甲醇的原料：CH4+H2OCO+3H2

已知：CO+2H2CH3OH CO2+3H2CH3OH+H2O

300 mol CH4完全反应后的产物中，加入100 mol CO2后合成甲醇。若获得甲醇350 mol，残留氢气120 mol，计算CO和CO2的转化率。

Answer 1

【答案】CO、CO2的转化率分别为90%和80%

【解析】

甲烷完全反应生成CO和氢气，根据反应CO+2H2CH3OH CO2+3H2CH3OH+H2O，设CO2的转化率为α，CO的转化率为β，结合题给物质物质的量可计算转化率；或根据氢元素守恒计算。

根据方程式CH4+H2OCO+3H2，300molCH4完全反应生成300molCO和900molH2

设CO2的转化率为α，CO的转化率为β

CO + 2H2CH3OH

300βmol 600βmol 300βmol

CO2 + 3H2 CH3OH + H2O

100αmol 300αmol 100αmol

共生成350mol甲醇，有300βmol+100αmol=350mol①

反应后残留氢气120mol，则实际参加反应的氢气为900mol－120mol，有600βmol+300αmol=900mol－120mol②

由①②式可得α=0.8，β=0.9，即CO2的转化率为80%，CO的转化率为90%。