题目内容

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：

（1）通过反应①用乙烯和空气混合气体制备，测得反应前和某一时刻气体的体积分数如下表．
C2H4O2N2
反应前体积分数25.0%15.0%60.0%
某一时刻体积分数5.56%5.54%66.7%22.2%
计算此时乙烯的转化率．
（2）某化工厂已购得乙烯14t，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②中CO和H2、反应③中H2均过量20%，且反应①、②、③中各有机物的转化率均为100%．计算至少需要焦炭、甲烷各多少吨，才能满足生产需要？
【答案】分析：（1）设反应前气体共有100L，根据体积分数计算反应前乙烯、氮气的体积，因为N2的体积不发生变化，根据反应后氮气体积分数计算反应后气体的体积，进而计算反应后乙烯的体积，计算参加反应的乙烯的体积，再利用转化率定义计算，据此解答；
（2）根据关系式：C2H4～CO～H2～HOCH2CH2CHO、HOCH2CH2CHO～H2，求出反应②、③中共需CO与H2的质量，令需焦炭xt，甲烷yt，根据方程式用x、y分别表示焦炭、甲烷生成的CO与H2的质量，再根据反应②、③中共需CO与H2的质量，列方程解答．
解答：（1）设反应前气体共有100L，
则反应前：V（C2H4）=100L×25.0%=25L
         V（N2）=100L×60.0%=60L
因为N2的体积不发生变化，则此时气体的体积为60L÷66.7%=90L
V（C2H4）=90L×5.56%=5.00L
则此时乙烯的转化率=×100%=80.0%
答：乙烯的转化率为80.0%；
（2）反应②中CO和H2、反应③中H2均过量20%，则转化率为=
反应②中：C2H4 ～～～～CO～～～～～～～～H2 ～～～～～～HOCH2CH2CHO
             28          28             2                  74
             14t     m（CO）×        m（H2）×       m（HOCH2CH2CHO）
则m（CO）=16.8t，m（H2）=1.2t，m（HOCH2CH2CHO）=37 t，
反应③中  HOCH2CH2CHO～H2
          74          2
          37t       m（H2）×
则m（H2）=1.2t，
反应②、③中共需CO16.8t、H22.4t．
令需焦炭xt，甲烷yt，则：
C+H2OCO+H2        CH4+H2OCO+3H2
12       28  2        16          28   6
x        x  x       y          y   y

所以：x+y=16.8，x+y=2.4
解得x=3.6，y=4.8
答：需要焦炭3.6t、甲烷4.8t．
点评：本题根据方程式的有关计算，计算量较大、过程复杂，题目难度较大，注意反应②、③中转化率计算，注意利用关系式计算．
练习册系列答案
相关题目
（2010?南通模拟）利用焦炭或天然气制取廉价的CO和H2，再用于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1mol H2O （g）转变为1mol H2O（l）时放出44.0kJ热量．则CH4和水蒸气在高温下反应生成1mol H2的反应热为
+68.7kJ/mol
+68.7kJ/mol
．
（2）用CO和H2在一定条件下合成甲醇：CO+2H2?CH3OH．工业上采用稍高的压强（5MPa）和250℃，其可能原因是
从平衡常数与温度的变化关系可知该反应为放热反应，温度低，甲醇的产率高，但反应速率慢，经济效益低；又因为该反应是气体体积缩小的反应，采用稍高的压强有利于提高原料气的转化率
从平衡常数与温度的变化关系可知该反应为放热反应，温度低，甲醇的产率高，但反应速率慢，经济效益低；又因为该反应是气体体积缩小的反应，采用稍高的压强有利于提高原料气的转化率
．
反应温度/℃ 平衡常数 反应温度/℃ 平衡常数
0 667.30 200 1.909×10-2
100 12.92 300 2.42×10-4
（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=CH2HOCH2CH2CHO HOCH2CH2CH2OH
某化工厂已购得乙烯11.2t，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
 高温 
.
 
 CO+H2     CH4+H2O 
 高温 
.
 
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？
需要焦炭3.0 t、甲烷4.0 t
需要焦炭3.0 t、甲烷4.0 t
．
（2008?南通三模）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：

（1）通过反应①用乙烯和空气混合气体制备，测得反应前和某一时刻气体的体积分数如下表．
C2H4 O2 N2
反应前体积分数 25.0% 15.0% 60.0% 0
某一时刻体积分数 5.56% 5.54% 66.7% 22.2%
计算此时乙烯的转化率．
（2）某化工厂已购得乙烯14t，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
 高温 
.
 
CO+H2 
CH4+H2O
 高温 
.
 
CO+3H2
假设在生产过程中，反应②中CO和H2、反应③中H2均过量20%，且反应①、②、③中各有机物的转化率均为100%．计算至少需要焦炭、甲烷各多少吨，才能满足生产需要？
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表：
物  质 燃烧热（kJ?mol-1）
H2（g） -285.8
CO（g） -283.0
CH4（g） -890.3
已知1mol H2O（g）转变为1mol H2O（l）时放出44.0kJ热量．写出CH4和水蒸气在高温下反应的热化学方程式
CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+206.1kJ?mol-1
CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+206.1kJ?mol-1
．
（2）500℃、50MPa时，在容积为V L的容器中加入1mol N2、3mol H2，，此时N2的转化率为a．则平衡时NH3的浓度为
2a
V
mol/L
2a
V
mol/L
．
（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11.2t，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
 高温 
.
 
CO+H2     CH4+H2O
 高温 
.
 
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
3.0
3.0
吨、甲烷
4.0
4.0
吨，才能满足生产需要．
利用焦炭或天然气制取廉价的CO和H2，再用于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
H2（g）-285.8
CO（g）-283.0
CH4（g）-890.3
已知1mol H2O （g）转变为1mol H2O（l）时放出44.0kJ热量．则CH4和水蒸气在高温下反应生成1mol H2的反应热为______．
（2）用CO和H2在一定条件下合成甲醇：CO+2H2?CH3OH．工业上采用稍高的压强（5MPa）和250℃，其可能原因是______．
反应温度/℃平衡常数反应温度/℃平衡常数
667.302001.909×10-2
10012.923002.42×10-4
（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=CH2HOCH2CH2CHO HOCH2CH2CH2OH
某化工厂已购得乙烯11.2t，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？______．

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网