(12分)隨著石油資源的日趨緊張,天然氣資源的開發(fā)利用受到越來越多的關(guān)注。以天然氣為原料經(jīng)由合成氣(CO 、H2)制化學(xué)品是目前天然氣轉(zhuǎn)化利用的主導(dǎo)技術(shù)路線,主要工藝有以下幾種:

(1)甲烷的部分氧化。CH4(g) + 1/2O2 (g) = CO (g) + 2H2(g)  ,△H = —35.6 kJ/mol。該反應(yīng)是          反應(yīng)(填“自發(fā)”、“非自發(fā)”或“一定條件下自發(fā)”)。有研究認(rèn)為甲烷部分氧化的機(jī)理為:

①CH4(g) + 2O2 (g) = CO 2(g) + 2H2O(g)  ,△H1 =—890.3 kJ/mol

②CH4(g) + CO2 (g) = 2CO (g) + 2H2(g)  ,△H2 = 247.3 kJ/mol

③CH4(g) + H2O (g) = CO (g) + 3H2(g)  ,△H3

反應(yīng)③的△H3=       

(2)甲烷水蒸汽催化重整。如圖,反應(yīng)時熱氦氣從下部流入提供能量。由甲烷和水蒸汽組成的混合氣從催化管的上部流入,發(fā)生吸熱反應(yīng),混合氣從下端出來后再向上進(jìn)入中心管,其目的是            。根據(jù)下表數(shù)據(jù)計算甲烷

的轉(zhuǎn)化率為              。

氣體

進(jìn)口溫度/℃

進(jìn)口壓強(qiáng)/MPa

進(jìn)口流量/g.s-1

出口流量/g.s-1

甲烷

464

4.26

12

5.4

(3)甲烷二氧化碳催化重整。高溫下,該反應(yīng)速率明顯降低的原因可能是     。

(4)甲烷的部分氧化與重整耦合。以天然氣為燃料的發(fā)電尾氣(主要含CO2、H2O、O2 和N2)與甲烷可直接用于制合成氣,下列說法錯誤的是   。(填字母序號)

A.直接利用煙氣中的CO2,可以大規(guī)模地減少 CO2的排放量

B.煙氣的出口溫度較高,可以顯著地節(jié)約能量

C.使用恰當(dāng)?shù)拇呋瘎┛梢栽龃蠹淄榈霓D(zhuǎn)化率

    D.由于反應(yīng)體系中包含甲烷燃燒,可實現(xiàn)部分熱量自供,降低成本

(12分)(1)自發(fā),250.3 kJ/mol(4分)(2)加熱催化管中溫度較低的混合氣,充分利用能量 。55%(4分)(3)催化劑失去活性或甲烷在高溫條件下分解產(chǎn)生炭黑影響該反應(yīng)速率(2分)(4)C(2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:

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
l:1
l:1

(2)由一氯甲烷生成丙烯的化學(xué)方程式為
3CH3Cl
分子篩
CH2=CH-CH3+3HCl
3CH3Cl
分子篩
CH2=CH-CH3+3HCl

(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
0.45
0.45
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
10:5:1
10:5:1

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

隨著石油資源的日趨緊張,天然氣資源的開發(fā)利用受到越來越多的關(guān)注.以天然氣(主要成分CH4)為原料合成氣(主要成分
CO、H2)制化學(xué)品,是目前天然氣轉(zhuǎn)化利用的主要技術(shù)路線.而采用渣油、煤、焦炭為原料制合成氣,常因含羰基鐵[Fe(CO)5]等而導(dǎo)致以合成氣為原料合成甲醇和合成氨等生產(chǎn)過程中的催化劑產(chǎn)生中毒.
請問答下列問題:
(1)Fe(CO)5中鐵的化合價為0,寫出鐵原子的基態(tài)電子排布式
[Ar]3d64s2
[Ar]3d64s2

(2)原子數(shù)目和電子總數(shù)(或價電子總數(shù))相同的微;榈入娮芋w,等電子體具有相似的結(jié)構(gòu)特征.與CO分子互為等電子體的分子和離子分別為
N2
N2
CN-
CN-
(填化學(xué)式),CO分子的結(jié)構(gòu)式可表示成
C≡O(shè)
C≡O(shè)

(3)Fe(CO)5常溫下呈液態(tài),熔點為-20.5℃,沸點為103℃,易溶于非極性溶劑.據(jù)此可判斷Fe(CO)5晶體為
分子晶體
分子晶體
(填晶體類型).
(4)在CH4、CO、CH3OH中,碳原子采取sp3雜化的分子有
CH4、CH3OH
CH4、CH3OH
,CH3OH的熔、沸點比CH4的熔、沸點比高,其主要原因是
CH3OH形成分子間氫鍵
CH3OH形成分子間氫鍵

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科目:高中化學(xué) 來源:2014屆江蘇泰州二中高二第一次(10月)限時作業(yè)化學(xué)試卷(解析版) 題型:填空題

(14分)隨著石油資源的日趨緊張,天然氣資源的開發(fā)利用受到越來越多的關(guān)注。以天然氣(主要成分CH4)為原料經(jīng)合成氣(主要成分CO、H2)制化學(xué)品,是目前天然氣轉(zhuǎn)化利用的主要技術(shù)路線。而采用渣油、煤、焦炭為原料制合成氣,常因含羰基鐵[Fe(CO)5]等而導(dǎo)致以合成氣為原料合成甲醇和合成氨等生產(chǎn)過程中的催化劑產(chǎn)生中毒。

請問答下列問題:

(1)Fe(CO)5中鐵的化合價為0,寫出鐵原子的基態(tài)電子排布式         

(2)原子數(shù)目和電子總數(shù)(或價電子總數(shù))相同的微;榈入娮芋w,等電子體具有相似的結(jié)構(gòu)特征。與CO分子互為等電子體的分子和離子分別為       (填化學(xué)式),CO分子的結(jié)構(gòu)式可表示成      

(3)Fe(CO)5常溫下呈液態(tài),熔點為-20.5℃,沸點為103℃,易溶于非極性溶劑。據(jù)此可判斷Fe(CO)5晶體為       晶體。

(4)在CH4、CO、CH3OH中,碳原子采取sp3雜化的分子有         ,CH3OH的熔、沸點比CH4的熔、沸點比高,其主要原因是          。

 

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科目:高中化學(xué) 來源:2010年江蘇省南京市高三上學(xué)期期中考試化學(xué)試題 題型:計算題

(12分)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。下圖是最近研發(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°C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(相同條件)為            。

   (2)由一氯甲烷生成丙烯的化學(xué)方程式為        。

   (3)按最佳反應(yīng)投料比,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CH4、O2和HCl全部留用并投入第二輪次生產(chǎn);第二步一氯甲烷反應(yīng)生成含有乙烯、丙烯、丁烯和氯化氫的混合氣體,碳原子的利用率為90%,分離出其中的烯烴氣體后,剩余HCl也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為了與第一輪次得到的等量的低碳烯烴,第二輪次反應(yīng)投料時,需補(bǔ)充的CH4

O2和HCl的體積比為(相同條件)       。(請寫出①和②的計算過程)

 

 

 

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科目:高中化學(xué) 來源:2009年江蘇省南通市通州區(qū)平潮高級中學(xué)高考化學(xué)模擬試卷(五)(解析版) 題型:解答題

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______

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