题目内容
二甲醚（CH3OCH3）是一种新型的合成“柴油”．它可由生物甲烷或天然气合成．
（1）生物甲烷是由植物和动物粪便在一定条件下发酵而得的甲烷：
（C6H10O5）n+nH2O
3nCH4↑+3nCO2↑
若某植物纤维素的含量为10%，某沼气池，当加入该植物162kg，在微生物作用下完全转化可得CH4在标准状况下的体积为 m3．
（2）合成二甲醚主要步骤为造气和合成．过程如下：
若造气时，设每步转化率均为100%，设某天然气中只含5%CO2，不含其他杂质，每100m3天然气，应同时通入水蒸气和空气各多少体积（空气只含N2和O2，且体积比为4：1，下同），才能保证合成时CO和H2充分利用．V[H2O（g）]= m3；V[空气]= m3．
（3）为了充分利用反应过程中生成的比较纯净的氮气，某企业用天然气为主要原料联合生产二甲醚和氨，过程如下：
制气设备：①CH4+H2O→CO+3H2 ②2CH4+O2→2CO+4H2
合成塔Ⅰ：CO+2H2→CH3OH； 2CH3OH→CH3OCH3+H2O
合成塔Ⅱ：N2+3H2═2NH3
假设天然气中只含CH4，反应②中通入适量空气，调节①和②投入的CH4的量，以使反应①剩余的H2和反应②剩余的N2的体积比恰好为3：1，以便合成氨．该企业每生产34t NH3理论上同时可以得到二甲醚多少吨？（设工业多次转化，总转化率假定为100%设合成塔Ⅰ中水与CO不反应）？
（1）生物甲烷是由植物和动物粪便在一定条件下发酵而得的甲烷：
（C6H10O5）n+nH2O
| 微生物 |
若某植物纤维素的含量为10%，某沼气池，当加入该植物162kg，在微生物作用下完全转化可得CH4在标准状况下的体积为
（2）合成二甲醚主要步骤为造气和合成．过程如下：
若造气时，设每步转化率均为100%，设某天然气中只含5%CO2，不含其他杂质，每100m3天然气，应同时通入水蒸气和空气各多少体积（空气只含N2和O2，且体积比为4：1，下同），才能保证合成时CO和H2充分利用．V[H2O（g）]=
（3）为了充分利用反应过程中生成的比较纯净的氮气，某企业用天然气为主要原料联合生产二甲醚和氨，过程如下：
制气设备：①CH4+H2O→CO+3H2 ②2CH4+O2→2CO+4H2
合成塔Ⅰ：CO+2H2→CH3OH； 2CH3OH→CH3OCH3+H2O
合成塔Ⅱ：N2+3H2═2NH3
假设天然气中只含CH4，反应②中通入适量空气，调节①和②投入的CH4的量，以使反应①剩余的H2和反应②剩余的N2的体积比恰好为3：1，以便合成氨．该企业每生产34t NH3理论上同时可以得到二甲醚多少吨？（设工业多次转化，总转化率假定为100%设合成塔Ⅰ中水与CO不反应）？
考点：有机物的合成,化学方程式的有关计算
专题：有机化合物的获得与应用
分析：（1）根据化学方程式进行计算；
（2）依题意，100m3天然气含CH495m3、CO25m3．观察合成反应，CO：H2=1：2时才能充分利用．再观察造气反应，反应（1）必须是（2）的2倍才能达到上述要求，据此进行计算；
（3）根据反应N2+3H2═2NH3可求得氮气和氢气的物质的量，由氮气的物质的量可求得氧气的物质的量，由此确定氢气的物质的量，进一步求得甲醚的物质的量，进而得甲醚的质量；
（2）依题意，100m3天然气含CH495m3、CO25m3．观察合成反应，CO：H2=1：2时才能充分利用．再观察造气反应，反应（1）必须是（2）的2倍才能达到上述要求，据此进行计算；
（3）根据反应N2+3H2═2NH3可求得氮气和氢气的物质的量，由氮气的物质的量可求得氧气的物质的量，由此确定氢气的物质的量，进一步求得甲醚的物质的量，进而得甲醚的质量；
解答：
解：（1）由反应（C6H10O5）n+nH2O
3nCH4↑+3nCO2↑，可知（C6H10O5） n～3nCH4，即C6H10O5～3CH4 ，所以n（CH4）=3n（C6H10O5）=3×
=300mol，
V（CH4）=300mol×22.4L/mol=6.72×103L=6.72m3，
故答案为：6.72；
（2）依题意，100m3天然气含CH495m3、CO25m3．观察合成反应，CO：H2=1：2时才能充分利用．再观察造气反应，反应（1）必须是（2）的2倍才能达到上述要求．又知反应（2）耗CH4为5m3，则反应（1）耗CH4为10m3，同时需水10m3；所以反应（3）的CH4为80m3，需O240m3，即空气200m3，
故答案为：10；200；
（3）由反应N2+3H2═2NH3可求得生产34t氨需1×106molN2和3×106molH2，则反应②通入的O2为1×1/4=0.25×106mol，生成H21×106mol；则反应①应生成H29×106mol，其中用于合成CH3OCH3的H2为6×106mol，由关系式4H2～CH3OCH3可求得：n（CH3OCH3）=（1×106+6×106）mol×1/4=1.75×106mol，则质量为1.75×106mol×46g/mol=80.5t，
答：该企业每生产34t NH3理论上同时可以得到二甲醚80.5t；
| 微生物 |
| 162×10%×103g |
| 162g/mol |
V（CH4）=300mol×22.4L/mol=6.72×103L=6.72m3，
故答案为：6.72；
（2）依题意，100m3天然气含CH495m3、CO25m3．观察合成反应，CO：H2=1：2时才能充分利用．再观察造气反应，反应（1）必须是（2）的2倍才能达到上述要求．又知反应（2）耗CH4为5m3，则反应（1）耗CH4为10m3，同时需水10m3；所以反应（3）的CH4为80m3，需O240m3，即空气200m3，
故答案为：10；200；
（3）由反应N2+3H2═2NH3可求得生产34t氨需1×106molN2和3×106molH2，则反应②通入的O2为1×1/4=0.25×106mol，生成H21×106mol；则反应①应生成H29×106mol，其中用于合成CH3OCH3的H2为6×106mol，由关系式4H2～CH3OCH3可求得：n（CH3OCH3）=（1×106+6×106）mol×1/4=1.75×106mol，则质量为1.75×106mol×46g/mol=80.5t，
答：该企业每生产34t NH3理论上同时可以得到二甲醚80.5t；
点评：本题考查多步反应的化学计算，关系复杂，难度较大，容易出错，是一道考查综合思维能力、区分度好的试题．
练习册系列答案
相关题目
鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体，下列方法可行的是（ ）
| A、分别加热，观察是否有气体产生 |
| B、分别溶于水，加Ba（OH）2溶液观察是否有沉淀产生 |
| C、分别溶于水，滴加CaCl2溶液，观察是否有沉淀生成 |
| D、分别溶于水，通入CO2观察是否有NaHCO3产生 |
下列有关说法正确的是（ ）
| A、SO2 （g）+H2O （g）═H2SO3 （l），该过程熵值增大． | ||||||
| B、SO2 （g）═S（s）+O2（g）△H＞0，△S＜0，该反应能自发进行 | ||||||
| C、SO2 （g）+2H2S（g）═3S（s）+H2O（l），低温能自发进行 | ||||||
D、某温度下SO2 （g）+
|
下列说法正确的是（ ）
| A、Cl2使湿的红色布条褪色是因为HClO有漂白性 |
| B、合成纤维和光导纤维都是无机非金属材料 |
| C、纯碱、烧碱、漂白粉都属于盐类 |
| D、4.0g NaOH固体中所含分子数为0.1NA（NA表示阿伏加德罗常数的值） |
假设反应体系的始态为甲，中间态为乙，终态为丙，他们之间的变化用下图表示，则下列说法不一定正确的是 （ ）| A、|△H1 |＞|△H2| |
| B、|△H1 |＜|△H3| |
| C、△H1 +△H2+△H3=0 |
| D、甲→丙的△H=△H1 +△H2 |
下列有机物是按照碳的骨架进行分类的是（ ）
| A、烯烃 | B、烷烃 | C、卤代烃 | D、醇类 |
下列离子方程式书写正确的是（ ）
| A、向含1mol FeBr2的溶液中通入0.6mol Cl2：10Fe2++4Br-+8Cl2=10Fe3++2Br2+16Cl- |
| B、硫酸亚铁溶液中加入过氧化钠可能发生：4Fe2++4Na2O2+6H20=4Fe（OH）3↓+8Na+ |
| C、Fe3O4 溶于足量氢碘酸：Fe3O4+8H+═Fe2++2Fe3++4H2O |
| D、向100ml 0.5mol/L NaOH溶液中通入672ml CO2 （标准状况）：3CO2+5OH-═2 CO32-+HCO3-+2H2O |