Question

【题目】甲醇是一种重要的有机化工原料，需求量巨大．目前我国独创的联醇工艺的核心是采用一氧化碳加氢中压合成法．主要反应如下：CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）；△H=﹣111.0kJ/mol另有副反应：2CO+2H2O═CO2+CH4 等；中压法操作：压力为10﹣15MPa，温度控制在513K﹣543K，所用催化剂是CuO﹣ZnO﹣Al2O3 ． 合成甲醇的流程如图所示，

请回答：
（1）实际生产中CO不能过量，以免生成羰基铁使催化剂失去活性，而氢气过量是有益的，指出两点理由：、 ．
（2）采取10﹣15MPa压力的作用是；温度控制在513K﹣543K的原因是 ．
（3）原料气中的H2S对铜催化剂影响甚重，故必先去除之，通常用生石灰除杂，该反应的化学方程式为：
（4）粗甲醇中含有二甲醚等副产物，在常压下蒸馏粗甲醇，首先获得的馏分是（写结构简式）；获得的甲醇又可在银催化下氧化成甲醛，该反应的化学方程式为： ．
（5）若CO的转化率为80%，当有22.4M3（标况）CO与过量H2充分反应（不计其它副反应），可制得纯度为96%的甲醇的质量为kg，同时获得热量kJ．

Answer 1

【答案】
（1）既可以防止或减少副反应发生；又可带走反应热避免催化剂过热而中毒
（2）加压有利于提高CO转化率，但也增加了能源消耗和设备强度，故宜采取经济效益较好的压力；此温度下催化剂活性较高，甲醇产率较大
（3）H2S+CaO=CaS+H2O
（4）CH3OCH3；2CH3OH+O2 2HCHO+2H2O
（5）26.67；8.88×104
【解析】解：（1）氢气过量提高一氧化碳的转化率，防止副反应发生，大量的气流又可带走反应热量，故答案为：既可以防止或减少副反应发生，又可带走反应热避免催化剂过热而中毒；（2）CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）；△H=﹣111.0kJ/mol，正反应是气体体积缩小的反应，增大压强虽然有利于平衡正向移动，提高甲醇的产量，但压力大对设备的强度要求高成本大，所以加压有利于提高CO转化率，但也增加了能源消耗和设备强度，故宜采取经济效益较好的压力，正反应是放热反应，从有利于甲醇生成的角度应是低温，但温度过低达不到催化剂的活性，所以此温度下催化剂活性较高，甲醇产率较大，故答案为：加压有利于提高CO转化率，但也增加了能源消耗和设备强度，故宜采取经济效益较好的压力；此温度下催化剂活性较高，甲醇产率较大；（3）原料气中的H2S对铜催化剂影响甚重，故必先去除之，通常用生石灰除杂，生成硫化钙和水，所以反应的化学方程式为H2S+CaO=CaS+H2O，故答案为：H2S+CaO=CaS+H2O；（4）甲醇分子间存在氢键，所以沸点高于二甲醚，所以首先获得的馏分是二甲醚，醇的催化氧化实质是脱氢，所以反应方程式为：2CH3OH+O2 2HCHO+2H2O，故答案为：CH3OCH3 ， 2CH3OH+O2 2HCHO+2H2O；（5）根据 CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g），得1mol的一氧化碳生成32×10﹣3kg的甲醇，22.4M3（标况）的物质的量为： =103mol，所以可制得纯度为96%的甲醇的质量为 =26.67kg，根据CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）；△H=﹣111.0kJ/mol，1molCO完全反应放出111KJ的热量，103mol×80%=800mol，所以放出热量为：111×800=8.88×104kJ，故答案为：26.67kg；8.88×104kJ． 气态烃、水蒸气和空气制备氢气、一氧化碳、二氧化碳和硫化氢等混合气体，通过净化除去二氧化碳得到氢气、一氧化碳和硫化氢，然后除去硫化氢，最终得到二氧化碳和氢气的混合气体，经压缩得液态的一氧化碳和氢气，然后在合成塔中合成得到粗产品，经分馏得甲醇，（1）氢气过量提高一氧化碳的转化率，防止副反应发生，大量的气流又可带走反应热量；（2）CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）；△H=﹣111.0kJ/mol，正反应是气体体积缩小的反应，增大压强虽然有利于平衡正向移动，提高甲醇的产量，但压力大对设备的强度要求高成本大，正反应是放热反应，从有利于甲醇生成的角度应是低温，但温度过低达不到催化剂的活性；（3）原料气中的H2S对铜催化剂影响甚重，故必先去除之，通常用生石灰除杂，生成硫化钙和水，所以反应的化学方程式为H2S+CaO=CaS+H2O；（4）甲醇分子间存在氢键，所以沸点高于二甲醚，所以首先获得的馏分是二甲醚，醇的催化氧化实质是脱氢，所以反应方程式为：2CH3OH+O2 2HCHO+2H2O；（5）根据 CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g），得1mol的一氧化碳生成32×10﹣3kg的甲醇，22.4M3（标况）的物质的量为： =103mol，根据CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）；△H=﹣111.0kJ/mol，1molCO完全反应放出111KJ的热量，由此分析解答．