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    （12分）随着石油资源的日趋紧张，天然气资源的开发利用受到越来越多的关注。以天然气为原料经由合成气（CO 、H2）制化学品是目前天然气转化利用的主导技术路线，主要工艺有以下几种：

    （1）甲烷的部分氧化。CH4(g) + 1/2O2 (g) = CO (g) + 2H2(g)  ，△H = —35.6 kJ/mol。该反应是   ▲       反应（填“自发”、“非自发”或“一定条件下自发”）。有研究认为甲烷部分氧化的机理为：

    ①CH4(g) + 2O2 (g) = CO 2(g) + 2H2O(g)  ，△H1 =—890.3 kJ/mol

    ②CH4(g) + CO2 (g) = 2CO (g) + 2H2(g)  ，△H2 = 247.3 kJ/mol

    ③CH4(g) + H2O (g) = CO (g) + 3H2(g)  ，△H3

    反应③的△H3=    ▲    。

    （2）甲烷水蒸汽催化重整。如图，反应时热氦气从下部流入提供能量。由甲烷和水蒸汽组成的混合气从催化管的上部流入，发生吸热反应，混合气从下端出来后再向上进入中心管，其目的是     ▲       。根据下表数据计算甲烷

    的转化率为       ▲       。

    气体

    进口温度/℃

    进口压强/MPa

    进口流量/g.s-1

    出口流量/g.s-1

    甲烷

    464

    4.26

    12

    5.4

    （3）甲烷二氧化碳催化重整。高温下，该反应速率明显降低的原因可能是  ▲   。

    （4）甲烷的部分氧化与重整耦合。以天然气为燃料的发电尾气（主要含CO2、H2O、O2 和N2）与甲烷可直接用于制合成气，下列说法错误的是 ▲  。（填字母序号）

    A．直接利用烟气中的CO2，可以大规模地减少 CO2的排放量

    B．烟气的出口温度较高，可以显著地节约能量

    C．使用恰当的催化剂可以增大甲烷的转化率

        D．由于反应体系中包含甲烷燃烧，可实现部分热量自供，降低成本

    （12分）（1）自发，250.3 kJ/mol（4分）（2）加热催化管中温度较低的混合气，充分利用能量 。55%（4分）（3）催化剂失去活性或甲烷在高温条件下分解产生炭黑影响该反应速率（2分）（4）C（2分）

    练习册系列答案
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    科目：高中化学 来源： 题型：

    随着石油资源的日趋紧张，天然气资源的转化利用越来越受到人们的关注．如图所示是最近研发出的天然气利用新途径：首先，甲烷在催化剂作用下发生“氧氯化反应”生成一氯甲烷；然后，一氯甲烷在400℃的条件下通过分子筛催化转化为低碳烯烃．
    请根据以上信息回答下列问题：
    （1）第一轮次反应投料时甲烷和氯化氢的最佳体积比为
    l：1
    l：1
    ．
    （2）由一氯甲烷生成丙烯的化学方程式为
    3CH3Cl
    分子筛
    CH2=CH-CH3+3HCl
    3CH3Cl
    分子筛
    CH2=CH-CH3+3HCl
    ．
    （3）若该途径中的第一步“甲烷氧氯化反应”的转化率为80%，经除水、分离出混合物中的一氯甲烷后，剩余物质全部留用并投入第二轮次生产；第二步反应生成含有乙烯、丙烯、丁烯的混合气体，碳原子的利用率为90%，分离出其中的烯烃气体后剩余物质全部留用并投入第二轮次生产．则：
    ①标准状况下，1m3甲烷经过一轮反应可得到
    0.45
    0.45
    kg乙烯、丙烯、丁烯的混合气体．
    ②第二轮次反应投料时，需补充的甲烷、氧气和HCl的体积比为
    10：5：1
    10：5：1
    ．

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    随着石油资源的日趋紧张，天然气资源的开发利用受到越来越多的关注．以天然气（主要成分CH4）为原料合成气（主要成分
    CO、H2）制化学品，是目前天然气转化利用的主要技术路线．而采用渣油、煤、焦炭为原料制合成气，常因含羰基铁[Fe（CO）5]等而导致以合成气为原料合成甲醇和合成氨等生产过程中的催化剂产生中毒．
    请问答下列问题：
    （1）Fe（CO）5中铁的化合价为0，写出铁原子的基态电子排布式
    [Ar]3d64s2
    [Ar]3d64s2
    ．
    （2）原子数目和电子总数（或价电子总数）相同的微粒互为等电子体，等电子体具有相似的结构特征．与CO分子互为等电子体的分子和离子分别为
    N2
    N2
    和
    CN-
    CN-
    （填化学式），CO分子的结构式可表示成
    C≡O
    C≡O
    ．
    （3）Fe（CO）5常温下呈液态，熔点为-20.5℃，沸点为103℃，易溶于非极性溶剂．据此可判断Fe（CO）5晶体为
    分子晶体
    分子晶体
    （填晶体类型）．
    （4）在CH4、CO、CH3OH中，碳原子采取sp3杂化的分子有
    CH4、CH3OH
    CH4、CH3OH
    ，CH3OH的熔、沸点比CH4的熔、沸点比高，其主要原因是
    CH3OH形成分子间氢键
    CH3OH形成分子间氢键
    ．

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    科目：高中化学 来源：2014届江苏泰州二中高二第一次（10月）限时作业化学试卷（解析版） 题型：填空题

    (14分)随着石油资源的日趋紧张，天然气资源的开发利用受到越来越多的关注。以天然气（主要成分CH4）为原料经合成气（主要成分CO、H2）制化学品，是目前天然气转化利用的主要技术路线。而采用渣油、煤、焦炭为原料制合成气，常因含羰基铁［Fe(CO)5］等而导致以合成气为原料合成甲醇和合成氨等生产过程中的催化剂产生中毒。

    请问答下列问题：

    （1）Fe(CO)5中铁的化合价为0，写出铁原子的基态电子排布式　　　　　　　　　

    （2）原子数目和电子总数（或价电子总数）相同的微粒互为等电子体，等电子体具有相似的结构特征。与CO分子互为等电子体的分子和离子分别为　　　　和　　　（填化学式），CO分子的结构式可表示成　　　　　　。

    （3）Fe(CO)5常温下呈液态，熔点为－20.5℃，沸点为103℃，易溶于非极性溶剂。据此可判断Fe(CO)5晶体为　　　　　　　晶体。

    （4）在CH4、CO、CH3OH中，碳原子采取sp3杂化的分子有　　　　　　　　　，CH3OH的熔、沸点比CH4的熔、沸点比高，其主要原因是　　　　　　　　　　。

     

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    科目：高中化学 来源：2010年江苏省南京市高三上学期期中考试化学试题 题型：计算题

    （12分）随着石油资源的日趋紧张，天然气资源的转化利用越来越受到人们的关注。下图是最近研发出的天然气利用新途径：首先甲烷在催化剂作用下发生“氧氯化反应”生成一氯甲烷；然后一氯甲烷在400°C的条件下通过分子筛催化转化为低碳烯烃。

     

     

        请根据以上信息回答下列问题：

       （1）第一轮次反应投料时甲烷和氯化氢的最佳体积比（相同条件）为            。

       （2）由一氯甲烷生成丙烯的化学方程式为        。

       （3）按最佳反应投料比，若该途径中的第一步“甲烷氧氯化反应”的转化率为80%，经除水、分离出混合物中的一氯甲烷后，剩余CH4、O2和HCl全部留用并投入第二轮次生产；第二步一氯甲烷反应生成含有乙烯、丙烯、丁烯和氯化氢的混合气体，碳原子的利用率为90%，分离出其中的烯烃气体后，剩余HCl也全部留用并投入第二轮次生产，则：

            ①标准状况下，1m3甲烷经过一轮反应可得到         kg乙烯、丙烯、丁烯的混

    合气体。

    ②为了与第一轮次得到的等量的低碳烯烃，第二轮次反应投料时，需补充的CH4、

    O2和HCl的体积比为（相同条件）       。（请写出①和②的计算过程）

     

     

     

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    科目：高中化学 来源：2009年江苏省南通市通州区平潮高级中学高考化学模拟试卷（五）（解析版） 题型：解答题

    随着石油资源的日趋紧张，天然气资源的转化利用越来越受到人们的关注．如图所示是最近研发出的天然气利用新途径：首先，甲烷在催化剂作用下发生“氧氯化反应”生成一氯甲烷；然后，一氯甲烷在400℃的条件下通过分子筛催化转化为低碳烯烃．
    请根据以上信息回答下列问题：
    （1）第一轮次反应投料时甲烷和氯化氢的最佳体积比为______．
    （2）由一氯甲烷生成丙烯的化学方程式为______

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