(12分)利用焦炭或天然氣制取廉價的CO和H2,再用于氨合成和有機合成是目前工業(yè)生產(chǎn)的重要途徑;卮鹣铝袉栴}:

(1)甲烷在高溫下與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為:CH4+H2O=CO+3H2。部分物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表:

物  質(zhì)

燃燒熱(kJ·mol1

H2(g)

-285.8

CO(g)

-283.0

CH4(g)

-890.3

已知1 mol H2O(g)轉(zhuǎn)變?yōu)? mol H2O(l)時放出44.0 kJ熱量。寫出CH4和水蒸氣在高溫下反應(yīng)的熱化學(xué)方程式                                                   

(2)500℃、50MPa時,在容積為V L的容器中加入1 molN2、3 mol H2,,此時N2的轉(zhuǎn)化率為a。則平衡時NH3的濃度為                       。

(3)1,3―丙二醇是重要的化工原料,用乙烯合成1,3―丙二醇的路線如下:

某化工廠已購得乙烯11.2 t,考慮到原料的充分利用,反應(yīng)②、③所需的CO和H2可由以下兩個反應(yīng)獲得:

C+H2OCO+H2     CH4+H2OCO+3H2

假設(shè)在生產(chǎn)過程中,反應(yīng)①、②、③中各有機物的轉(zhuǎn)化率均為100%。且反應(yīng)②中CO和H2、反應(yīng)③中H2的轉(zhuǎn)化率都為80%,計算至少需要焦炭           噸、甲烷          噸,

才能滿足生產(chǎn)需要。

 

(1)CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g); △H =+206.1 kJ·mol1(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·mol1(3分)

 (2)2a/V mol/L(3分)

(3)反應(yīng)②中  C2H4    ~   CO    ~    H2    ~    HOCH2CH2CHO

                28         28        2              74

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

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

反應(yīng)③中 HOCH2CH2CHO     ~    H2

                74                    2

               29.6t                 m(H2)×80%

m(H2)=1.0 t

反應(yīng)②、③中共需CO14t、H22.0 t。

C + H2OCO + H2       CH4 + H2OCO + 3H2

12          28   2       16           28    6

m(C)                     m(CH4)

得方程組=14 t  和   =2.0t[來源:Zxxk.Com]

解得m(C)=3.0t      m(CH4)=4.0t

所以需要焦炭3.0 t、甲烷4.0 t     (6分)

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

(2010?南通模擬)利用焦炭或天然氣制取廉價的CO和H2,再用于有機合成是目前工業(yè)生產(chǎn)的重要途徑.回答下列問題:
(1)甲烷在高溫下與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為:CH4+H2O═CO+3H2.部分物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表:
物  質(zhì) 燃燒熱(kJ?mol-1
H2(g) -285.8
CO(g) -283.0
CH4(g) -890.3
已知1mol H2O (g)轉(zhuǎn)變?yōu)?mol H2O(l)時放出44.0kJ熱量.則CH4和水蒸氣在高溫下反應(yīng)生成1mol H2的反應(yīng)熱為
+68.7kJ/mol
+68.7kJ/mol

(2)用CO和H2在一定條件下合成甲醇:CO+2H2?CH3OH.工業(yè)上采用稍高的壓強(5MPa)和250℃,其可能原因是
從平衡常數(shù)與溫度的變化關(guān)系可知該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度低,甲醇的產(chǎn)率高,但反應(yīng)速率慢,經(jīng)濟效益低;又因為該反應(yīng)是氣體體積縮小的反應(yīng),采用稍高的壓強有利于提高原料氣的轉(zhuǎn)化率
從平衡常數(shù)與溫度的變化關(guān)系可知該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度低,甲醇的產(chǎn)率高,但反應(yīng)速率慢,經(jīng)濟效益低;又因為該反應(yīng)是氣體體積縮小的反應(yīng),采用稍高的壓強有利于提高原料氣的轉(zhuǎn)化率

反應(yīng)溫度/℃ 平衡常數(shù) 反應(yīng)溫度/℃ 平衡常數(shù)
0 667.30 200 1.909×10-2
100 12.92 300 2.42×10-4
(3)1,3-丙二醇是重要的化工原料,用乙烯合成1,3-丙二醇的路線如下:
CH2=CH2HOCH2CH2CHO HOCH2CH2CH2OH
某化工廠已購得乙烯11.2t,考慮到原料的充分利用,反應(yīng)②、③所需的CO和H2可由以下兩個反應(yīng)獲得:
C+H2O
 高溫 
.
 
 CO+H2     CH4+H2
 高溫 
.
 
CO+3H2
假設(shè)在生產(chǎn)過程中,反應(yīng)①、②、③中各有機物的轉(zhuǎn)化率均為100%.且反應(yīng)②中CO和H2、反應(yīng)③中H2的轉(zhuǎn)化率都為80%,計算至少需要焦炭、甲烷各多少噸,才能滿足生產(chǎn)需要?
需要焦炭3.0 t、甲烷4.0 t
需要焦炭3.0 t、甲烷4.0 t

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

利用焦炭或天然氣制取廉價的CO和H2,再用于氨合成和有機合成是目前工業(yè)生產(chǎn)的重要途徑.回答下列問題:
(1)甲烷在高溫下與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為:CH4+H2O=CO+3H2.部分物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如表:
物  質(zhì) 燃燒熱(kJ?mol-1
H2(g) -285.8
CO(g) -283.0
CH4(g) -890.3
已知1mol H2O(g)轉(zhuǎn)變?yōu)?mol H2O(l)時放出44.0kJ熱量.寫出CH4和水蒸氣在高溫下反應(yīng)的熱化學(xué)方程式
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+206.1kJ?mol-1
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+206.1kJ?mol-1

(2)500℃、50MPa時,在容積為V L的容器中加入1mol N2、3mol H2,,此時N2的轉(zhuǎn)化率為a.則平衡時NH3的濃度為
2a
V
mol/L
2a
V
mol/L

(3)1,3-丙二醇是重要的化工原料,用乙烯合成1,3-丙二醇的路線如下:

某化工廠已購得乙烯11.2t,考慮到原料的充分利用,反應(yīng)②、③所需的CO和H2可由以下兩個反應(yīng)獲得:
C+H2O
 高溫 
.
 
CO+H2     CH4+H2O
 高溫 
.
 
CO+3H2
假設(shè)在生產(chǎn)過程中,反應(yīng)①、②、③中各有機物的轉(zhuǎn)化率均為100%.且反應(yīng)②中CO和H2、反應(yīng)③中H2的轉(zhuǎn)化率都為80%,計算至少需要焦炭
3.0
3.0
噸、甲烷
4.0
4.0
噸,才能滿足生產(chǎn)需要.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

利用焦炭或天然氣制取廉價的CO和H2,再用于氨合成和有機合成是目前工業(yè)生產(chǎn)的重要途徑.
(1)已知:CH4(g)+2O2 (g)=CO2 (g)+2H2O (l)△H=-890.3kJ?mol-1     ①
H2(g)+1/2O2 (g)=H2O (l)△H=-285.8kJ?mol-1 ②
CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H=-283.0kJ?mol-1 ③
H2O(g)=H2O(l)△H=-44.0kJ?mol-1 ④
反應(yīng)CH4(g)+H2O(g)
 高溫 
.
 
  CO(g)+3H2(g),△H=
+206.1
+206.1
kJ?mol-1.標(biāo)準(zhǔn)狀況下33.6L甲烷高溫下與水蒸氣完全反應(yīng)生成CO和H2,反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移
9
9
mole-,放出
309.15
309.15
kJ熱量.
(2)一定條件下,在體積為5L的密閉容器中,一氧化碳與氫氣反應(yīng)生成甲醇(催化劑為Cu2O/ZnO):CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g).不同溫度時甲烷的物質(zhì)的量隨時間變化曲線如圖所示.根據(jù)題意完成下列各題:
①反應(yīng)達(dá)到平衡時,平衡常數(shù)表達(dá)式K=
c(CH3OH)
c(CO)?c2(H2)
c(CH3OH)
c(CO)?c2(H2)
,降低溫度,K值
增大
增大
(填“增大”、“減小”或“不變”).
②在300℃,從反應(yīng)開始到平衡,氫氣的平均反應(yīng)速率v(H2)=
2nA/5tAmol?(L?min)-1
2nA/5tAmol?(L?min)-1
.(用相關(guān)符號和數(shù)據(jù)表示)
③判斷該可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是
bd
bd
.(填字母)
a.CH3OH的生成速率與CO的消耗速率相等   b.容器中氣體的壓強不變
c.容器中混合氣體的密度保持不變           d.CO百分含量保持不變
e.CO和CH3OH濃度相等
④欲提高H2的轉(zhuǎn)化率,下列措施可行的是
c
c
.(填字母)
a.向容器中再充入Ar    b.改變反應(yīng)的催化劑
c.向容器中再充入CO                      d.升高溫度.

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科目:高中化學(xué) 來源:2010年四川省成都石室中學(xué)高三高考模擬考試(理科綜合)化學(xué)部分 題型:填空題

(12分)利用焦炭或天然氣制取廉價的CO和H2,再用于氨合成和有機合成是目前工業(yè)生產(chǎn)的重要途徑。回答下列問題:
(1)甲烷在高溫下與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為:CH4+H2O=CO+3H2。部分物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表:

物 質(zhì)
燃燒熱(kJ·mol1
H2(g)
-285.8
CO(g)
-283.0
CH4(g)
-890.3
已知1 mol H2O(g)轉(zhuǎn)變?yōu)? mol H2O(l)時放出44.0 kJ熱量。寫出CH4和水蒸氣在高溫下反應(yīng)的熱化學(xué)方程式                                                   。
(2)500℃、50MPa時,在容積為V L的容器中加入1 mol N2、3 mol H2,,此時N2的轉(zhuǎn)化率為a。則平衡時NH3的濃度為                       。
(3)1,3―丙二醇是重要的化工原料,用乙烯合成1,3―丙二醇的路線如下:

某化工廠已購得乙烯11.2 t,考慮到原料的充分利用,反應(yīng)②、③所需的CO和H2可由以下兩個反應(yīng)獲得:
C+H2OCO+H2     CH4+H2OCO+3H2
假設(shè)在生產(chǎn)過程中,反應(yīng)①、②、③中各有機物的轉(zhuǎn)化率均為100%。且反應(yīng)②中CO和H2、反應(yīng)③中H2的轉(zhuǎn)化率都為80%,計算至少需要焦炭           噸、甲烷          噸,
才能滿足生產(chǎn)需要。

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