题目内容
合成氨联产二甲醚是一项具有中国特色的化工工艺，具有节能环保，其主要工艺流程如下：
已知造气时，主要发生的反应有：CH4+H2O→CO+3H2…①；2CH4+O2→2CO+4H2…②．
CO、CO2均可与H2合成甲醇，合成甲醇后排出的醇后气中有很少量的CO、CO2，需与H2转化为甲烷，防止CO使合成氨催化剂中毒．
（1）NH3（g）→NH3（l）△H 0 （填：“＞”、“＜”或“=”，下同）；△S 0．
（2）相同体积的天然气，采用“合成氨同时联产二甲醚”和直接合成氨相比，新工艺优越性有 ．
（a）减少二氧化硫排放 （b）适应低碳经济
（c）可提高氮肥产量 （d）资源综合利用率和经济效益高
（3）在催化剂、高温、高压下，CO2转化为甲烷的化学方程式为 ．
（4）假定造气时产生的转化气中不含CO2，H2与CO物质的量之比为2.2，空气由80%N2和20%O2组成，天然气中CH4为100%，且①和②的转化率均为100%．则同温同压下通入的空气和水蒸气的体积比，V（空气）/V（水蒸气）= ．
（5）今有224m3（已折合成标准状况）由CO、H2、N2组成的混合气体，分别合成甲醇和氨，且三种气体均完全转化，驰放气中甲烷忽略不计，若得到液氨34kg，则同时得到二甲醚多少千克？ ．
已知造气时，主要发生的反应有：CH4+H2O→CO+3H2…①；2CH4+O2→2CO+4H2…②．
CO、CO2均可与H2合成甲醇，合成甲醇后排出的醇后气中有很少量的CO、CO2，需与H2转化为甲烷，防止CO使合成氨催化剂中毒．
（1）NH3（g）→NH3（l）△H
（2）相同体积的天然气，采用“合成氨同时联产二甲醚”和直接合成氨相比，新工艺优越性有
（a）减少二氧化硫排放 （b）适应低碳经济
（c）可提高氮肥产量 （d）资源综合利用率和经济效益高
（3）在催化剂、高温、高压下，CO2转化为甲烷的化学方程式为
（4）假定造气时产生的转化气中不含CO2，H2与CO物质的量之比为2.2，空气由80%N2和20%O2组成，天然气中CH4为100%，且①和②的转化率均为100%．则同温同压下通入的空气和水蒸气的体积比，V（空气）/V（水蒸气）=
（5）今有224m3（已折合成标准状况）由CO、H2、N2组成的混合气体，分别合成甲醇和氨，且三种气体均完全转化，驰放气中甲烷忽略不计，若得到液氨34kg，则同时得到二甲醚多少千克？
考点：化学平衡的计算,焓变和熵变,制备实验方案的设计
专题：化学平衡专题
分析：（1）NH3（g）→NH3（l）是气体变化为液态，需要放热，焓变小于0，气体混乱度减小，熵变小于0；
（2）分析流程可知，此生产过程能达到资源综合利用，经济效益高，反应条件低比合成氨易于进行适合低碳经济的理念；
（3）CO2转化为甲烷的反应是二氧化碳和氢气在一定条件下是甲烷和水，依据原子守恒配平写出化学方程式；
（4）依据化学方程式计算，设氧气物质的量为x，结合化学方程式定量关系列式计算得到；
（5）依据化学方程式定量关系计算，先根据液氨计算需要的氮气和氢气物质的量，一氧化氮和氢气反应按照1：2反应，依据混合气体总物质的量计算得到一氧化碳物质的量，一氧化碳物质的量和甲醇物质的量相同，2mol甲醇反应生成1mol甲醇计算得到．
（2）分析流程可知，此生产过程能达到资源综合利用，经济效益高，反应条件低比合成氨易于进行适合低碳经济的理念；
（3）CO2转化为甲烷的反应是二氧化碳和氢气在一定条件下是甲烷和水，依据原子守恒配平写出化学方程式；
（4）依据化学方程式计算，设氧气物质的量为x，结合化学方程式定量关系列式计算得到；
（5）依据化学方程式定量关系计算，先根据液氨计算需要的氮气和氢气物质的量，一氧化氮和氢气反应按照1：2反应，依据混合气体总物质的量计算得到一氧化碳物质的量，一氧化碳物质的量和甲醇物质的量相同，2mol甲醇反应生成1mol甲醇计算得到．
解答：
解：（1）NH3（g）→NH3（l）是气体变化为液态，需要放热，焓变小于0，气体混乱度减小，熵变小于0，则△H＜0，△S＜0，
故答案为：＜；＜；
（2）分析流程可知，此生产过程能达到资源综合利用，经济效益高，反应条件低比合成氨易于进行适合低碳经济的理念，故答案为：bd；
（3）CO2转化为甲烷的反应是二氧化碳和氢气在一定条件下是甲烷和水，反应的化学方程式为：CO2+4H2
CH4+2H2O，
故答案为：CO2+4H2
CH4+2H2O；
（4）依据化学方程式计算，设反应的氧气物质的量为X，反应的水物质的量为Y得到；
CH4+H2O→CO+3H2…①；
Y Y 3Y
2CH4+O2→2CO+4H2…②．
X 2X 4X
=2.2
X：Y=2：1；空气中氧气占
，则空气为10；
空气和水蒸气体积之比等于物质的量之比=10：1；
故答案为：10；
（5）今有224m3（已折合成标准状况）由CO、H2、N2组成的混合气体，物质的量=
=104mol；分别合成甲醇和氨，且三种气体均完全转化，若得到液氨34kg物质的量=
=2×103mol，由化学方程式定量关系可知，
CO+2H2=CH3OH ①
N2+3H2=2NH3 ②
1 3 2
103mol 3×103 2×103mol
反应①中的CO和H2的物质的量=104mol-（103mol+3×103 mol）；
一氧化碳物质的量=
（104mol-4×103mol）=2×103mol；
则碳原子守恒得到：
2CO～2CH3OH～CH3OCH3
2 1
2×103mol 103mol
甲醚物质的量=103mol
甲醚质量=103mol×46g/mol=46×103g=46Kg，
故答案为：46Kg．
故答案为：＜；＜；
（2）分析流程可知，此生产过程能达到资源综合利用，经济效益高，反应条件低比合成氨易于进行适合低碳经济的理念，故答案为：bd；
（3）CO2转化为甲烷的反应是二氧化碳和氢气在一定条件下是甲烷和水，反应的化学方程式为：CO2+4H2
| ||
| 高温高压 |
故答案为：CO2+4H2
| ||
| 高温高压 |
（4）依据化学方程式计算，设反应的氧气物质的量为X，反应的水物质的量为Y得到；
CH4+H2O→CO+3H2…①；
Y Y 3Y
2CH4+O2→2CO+4H2…②．
X 2X 4X
| 4X+3Y |
| 2X+Y |
X：Y=2：1；空气中氧气占
| 1 |
| 5 |
空气和水蒸气体积之比等于物质的量之比=10：1；
故答案为：10；
（5）今有224m3（已折合成标准状况）由CO、H2、N2组成的混合气体，物质的量=
| 224×103L |
| 22.4L/mol |
| 34000g |
| 17g/mol |
CO+2H2=CH3OH ①
N2+3H2=2NH3 ②
1 3 2
103mol 3×103 2×103mol
反应①中的CO和H2的物质的量=104mol-（103mol+3×103 mol）；
一氧化碳物质的量=
| 1 |
| 3 |
则碳原子守恒得到：
2CO～2CH3OH～CH3OCH3
2 1
2×103mol 103mol
甲醚物质的量=103mol
甲醚质量=103mol×46g/mol=46×103g=46Kg，
故答案为：46Kg．
点评：本题考查了变化过程中焓变、熵变的分析判断，化学方程式的计算应用，反应流程的过程分析比较，反应条件是理解的关键，题目难度中等．
练习册系列答案
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