合成氨原料可以由天然气制取.其主要反应为:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g

发布时间：2021-02-21 01:36:27

合成氨原料可以由天然气制取。其主要反应为：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)

(1)1 m3(标准状况)CH4按上式完全反应，产生H2___________mol。

(2)CH4和O2的反应为：2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g)，设CH4同时和H2O(g)及O2(g)反应。1 m3(标准状况)CH4按上述两式完全反应，产物气体的体积V(标准状况)为_____________。

(3)CH4和H2O(g)及富氧空气(O2含量较高，不同富氧空气氧气含量不同)混合反应，产物气体组成如下表：

气体

CO

H2

N2

O2

体积(L)

24

60

15

2.5

计算该富氧空气中O2和N2的体积比V(O2)/V(N2)。

(4)若CH4和H2O(g)及富氧空气混合反应的产物中，V(H2)∶V(N2)=3∶1(合成氨反应的最佳比)，则反应中的H2O(g)和富氧空气的体积比为何值？


网友回答

答案:

解析：(1)设1 m3 CH4完全反应可产生H2、CO的物质的量分别为x、y，则

       CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)

       1 mol                          1 mol   3 mol

                     y         x

。

(2)由反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)知，1 m3标况下的CH4,产生气体的体积为4 m3；而1 m3 CH4在标况下按反应2CH4(g)+O2(g) 2CO(g)+4H2(g)进行时产生气体的体积为3 m3,故1 m3 CH4同时按上述两种反应进行时产生气体的体积应介于3 m3与4 m3之间。

(3)设参加反应的H2O的体积为x,O2的体积为y，由：

CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)

               1                    1         3

               X                 V(CO)  V(H2)

V(CO)=x  V(H2)=3x

又2CH4(g)+O2(g) 2CO(g)+4H2(g)

                   1                  2           4

                    y              V′(CO)    V′(H2)

V′(CO)=y  V′(H2)=4y

则

所以。

(4)设富氧空气中O2的体积分数为a,反应用去的H2O(g)与富氧空气的体积分别为x、y，则

CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)

               x                              3x

2CH4(g)+O2(g) 2CO(g)+4H2(g)

               y·a                           4ay

所以有

答案：(1)133.9  (2)3 m3＜V＜4 m3   (3)V(O2)/V(N2)=  (4)V［H2O(g)］∶V(空气)=1-a


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