6.(10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:
|
物 质 |
燃烧热(kJ·mol-1) |
|
H2(g) |
-285.8 |
|
CO(g) |
-283.0 |
|
CH4(g) |
-890.3 |
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,反应达平衡后测得平衡常数为K,此时N2的转化率为a。则K和a的关系是K= 。
(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:
CH2=CH2![]()
![]()
HOCH2CH2CHO
HOCH2CH2CH2OH
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+H2O
CO+H2 CH4+H2O
CO+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、甲烷各多少吨,才能满足生产需要?要有计算过程)
(1)CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g); △H =+206.1 kJ·mol-1(2分)
(2)
(2分)
(3)反应②中 C2H4 ~ CO ~ H2 ~ HOCH2CH2CHO
28 28 2 74