题目

题型：不详难度：来源：

⑴生物甲烷是由植物和动物粪便在一定条件下发酵而得的甲烷：

若某植物纤维素的含量为10%，某沼气池，当加入该植物162kg，在微生物作用下完全转化可得CH₄在标准状况下的体积为            m³。
⑵合成二甲醚主要步骤为造气和合成。过程如下：
 
若造气时，设每步转化率均为100%，设某天然气中只含5%CO₂，不含其他杂质，每100m³天然气，应同时通入水蒸气和空气各多少体积（空气只含N₂和O₂，且体积比为4：1，下同），才能保证合成时CO和H₂充分利用。V[H₂O（g）]=      m³；V[空气]=      m³。
⑶为了充分利用反应过程中生成的比较纯净的氮气，某企业用天然气为主要原料联合生产二甲醚和氨，过程如下：
制气设备：①CH₄+H₂O → CO+3H₂             ②2CH₄+O₂ → 2CO+4H₂
合成塔Ⅰ：CO+2H₂ →  CH₃OH      ；  2CH₃OH →  CH₃OCH₃+H₂O
合成塔Ⅱ：N₂+3H₂==2NH₃
假设天然气中只含CH₄，反应②中通入适量空气，调节①和②投入的CH₄的量，以使反应①剩余的H₂和反应②剩余的N₂的体积比恰好为3：1，以便合成氨。该企业每生产34t NH₃理论上同时可以得到二甲醚多少吨？（设工业多次转化，总转化率假定为100%设合成塔Ⅰ中水与CO不反应）？

答案

（1）6.72m³ (2分)   (2)10m³,200m³ (每空2分)    (3)80.5t  (4分)

解析

本题考查多步反应的化学计算，关系复杂，难度较大，容易出错，是一道考查综合思维能力、区分度好的试题。(1)(C₆H₁₀O₅) _n ~ 3nCH₄,即C₆H₁₀O₅ ~ 3CH₄
n(CH₄)=3n(C₆H₁₀O₅) =
V(CH₄)=300mol×22.4L/mol=6.72×10³L=6.72m³
(2)依题意，100m³天然气含CH₄95m³、CO₂5m³。观察合成反应，CO:H₂=1:2时才能充分利用。再观察造气反应，反应（1）必须是（2）的2倍才能达到上述要求。又知反应（2）耗CH₄为5m³，则反应（1）耗CH₄为10m³，同时需水10m³；所以反应（3）的CH₄为80m³，需O₂40m³，即空气200m³。
（3）由反应N₂+3H₂==2NH₃可求得生产34t氨需1×10⁶molN₂和3×10⁶molH₂，则反应②通入的O₂为1×1/4=0.25×10⁶mol，生成H₂1×10⁶mol；则反应①应生成H₂9×10⁶mol，其中用于合成CH₃OCH₃的H₂为6×10⁶mol，由关系式4H₂ ~ CH₃OCH₃可求得：n(CH₃OCH₃)=（1×10⁶+6×10⁶）mol×1/4=1.75×10⁶mol，为80.5t。