Question

隨著石油資源的日趨緊張，天然氣資源的轉(zhuǎn)化利用越來越受到人們的關(guān)注．如圖所示是最近研發(fā)出的天然氣利用新途徑：首先，甲烷在催化劑作用下發(fā)生“氧氯化反應(yīng)”生成一氯甲烷；然后，一氯甲烷在400℃的條件下通過分子篩催化轉(zhuǎn)化為低碳烯烴．
請根據(jù)以上信息回答下列問題：
（1）第一輪次反應(yīng)投料時甲烷和氯化氫的最佳體積比為______．
（2）由一氯甲烷生成丙烯的化學(xué)方程式為______．
（3）若該途徑中的第一步“甲烷氧氯化反應(yīng)”的轉(zhuǎn)化率為80%，經(jīng)除水、分離出混合物中的一氯甲烷后，剩余物質(zhì)全部留用并投入第二輪次生產(chǎn)；第二步反應(yīng)生成含有乙烯、丙烯、丁烯的混合氣體，碳原子的利用率為90%，分離出其中的烯烴氣體后剩余物質(zhì)全部留用并投入第二輪次生產(chǎn)．則：
①標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1m³甲烷經(jīng)過一輪反應(yīng)可得到______kg乙烯、丙烯、丁烯的混合氣體．
②第二輪次反應(yīng)投料時，需補(bǔ)充的甲烷、氧氣和HCl的體積比為______．

Answer 1

（1）由信息可知發(fā)生的第一步轉(zhuǎn)化為2CH₄+2HCl+O₂

催化劑

2CH₃Cl+2H₂O，則甲烷和氯化氫的最佳體積比為l：1，故答案為：l：1；
（2）一氯甲烷生成丙烯，還應(yīng)生成HCl，該反應(yīng)為3CH₃Cl

分子篩

CH₂=CH-CH₃+3HCl，故答案為：3CH₃Cl

分子篩

CH₂=CH-CH₃+3HCl；
（3）①由關(guān)系式知CH₄→（CH₂）_n，總體轉(zhuǎn)化率為0.9×0.8，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1m³甲烷經(jīng)過一輪反應(yīng)可得到烯烴的質(zhì)量為

1×0.9×0.8

22.4

×14=0.45kg，故答案為：0.45；
②設(shè)初始反應(yīng)的甲烷量為1，由2CH₄+2HCl+O₂

催化劑

2CH₃Cl+2H₂O、3CH₃Cl

分子篩

CH₂=CH-CH₃+3HCl，甲烷轉(zhuǎn)化率為80%，則多部反應(yīng)甲烷剩余0.2，氧氣剩余0.1，HCl剩余0.72，一氯甲烷0.08，三者反應(yīng)的體積比可知需補(bǔ)充甲烷0.8、氧氣0.4、氯化氫0.08，最終比例為10：5：1，故答案為：10：5：1．