Question

(8分) 二甲醚（CH₃OCH₃）简称CME，是一种理想的煤基清洁燃料，可由生物甲烷或天然气合成。合成二甲醚主要步骤为造气和合成。过程如下：

 

 

 

 

 

(1)生物甲烷是由植物在一定条件下发酵(代谢产物为相等物质的量的CH₄和CO₂ )而制得，植物纤维素发酵制得甲烷的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  。

(2)若162 kg纤维素含量为10%的农作物桔杆，在微生物作用下完全转化为CH₄和CO₂，通入适量的水蒸气合成二甲醚，理论上最多可得到  　　　　　　　　　　　　　　　　　　  kg的二甲醚。

(3)若天然气中只含CH₄，空气中只含N₂和O₂，且体积比为4∶1。某企业用标准状况下22.4 m³天然气及水蒸气、空气为原料生产二甲醚，同时利用N₂与H₂合成氨。在合成二甲醚的同时，理论上还可得到多少千克的NH₃？（假设天然气完全反应后的N₂全部转化为NH₃，且生产过程中转化率均为100%；合成塔中水与CO不反应）

 

 

Answer 1

(1) (C₆H₁₀O₅)n+nH₂O→3nCH₄↑+3nCO₂↑ (2分)

(2)9.20   (162 kg纤维素→ 300 mol CH₄  300 mol CO₂ → 400 mol CH₃OH → 200 mol CH₃OCH₃)   (2分)

(3) 设反应③中消耗O₂的物质的量为x，则N₂的物质的量为4x

 2CH₄+O₂→4H₂+2CO      CH₄  +  H₂O →　　　3H₂            +     CO

 2x   x   4x   2x       1×10³－2x      (1×10³－2x)×3     (1×10³－2x)

合成二甲醚反应中CO和H₂为1∶2，合成氨反应中，N₂与H₂体积比为1∶3，则

4x＋(1×10³－2x)×3－[2x＋(1×10³－2x)]×2=4x×3   (关系式2分)

x=1000/14 mol

NH₃ ：4x×2×17=9.71 kg   (结果2分)