Question

（12分）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下表：

物  质	燃烧热（kJ·mol－1）
H2(g)	－285.8
CO(g)	－283.0
CH4(g)	－890.3

已知1 mol H₂O(g)转变为1 mol H₂O(l)时放出44.0 kJ热量。写出CH₄和水蒸气在高温下反应的热化学方程式                                                    。

（2）500℃、50MPa时，在容积为V L的容器中加入1 mol N₂、3 mol H₂，，此时N₂的转化率为a。则平衡时NH₃的浓度为                        。

（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11.2 t，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            吨、甲烷           吨，

才能满足生产需要。

 

Answer 1

【答案】

（1）CH₄(g)＋H₂O(g)＝CO(g)＋3H₂(g)；  △H ＝＋206.1 kJ·mol^－1（3分）

（2）2a/V  mol/L（3分）

（3）3.0    4.0

【解析】（1）CH₄(g)＋H₂O(g)＝CO(g)＋3H₂(g)；  △H ＝＋206.1 kJ·mol^－1（3分）

 （2）2a/V  mol/L（3分）

（3）反应②中   C₂H₄    ~    CO    ~    H₂     ~    HOCH₂CH₂CHO

                 28          28         2               74

                 11.2t     m(CO)×80%  m(H₂)×80%   m(HOCH₂CH₂CHO)

则m(CO)=14 t    m(H₂)=1.0 t    m(HOCH₂CH₂CHO) =29.6 t

反应③中  HOCH₂CH₂CHO     ～     H₂

                 74                     2

                29.6t                  m(H₂)×80%

则m(H₂)=1.0 t

反应②、③中共需CO14 t、H₂2.0 t。

C + H₂OCO + H₂        CH₄ + H₂OCO + 3H₂

12           28   2        16            28    6

m(C)                      m(CH₄)

得方程组＝14 t   和   ＝2.0 t[来源:Zxxk.Com]

解得m(C)＝3.0 t      m(CH₄)＝4.0 t

所以需要焦炭3.0 t、甲烷4.0 t      （6分）