Question

合成氨原料可以由天然氣制取。其主要反應為：

CH₄（g）＋H₂O（g）CO（g）＋3H₂（g）

（1）1 m³（標準狀況）CH₄按上式完全反應，產(chǎn)生H_{2________________}mol。

（2）CH₄和O₂的反應為：2CH₄（g）＋O₂（g）2CO（g）＋4H₂（g）。設CH₄同時和H₂O（g）及O₂（g）反應。1 m³（標準狀況）CH₄按上述兩式完全反應，產(chǎn)物氣體的體積V（標準狀況）為____________。

（3）CH₄和H₂O（g）及富氧空氣（O₂含量較高，不同富氧空氣氧氣含量不同）混合反應，產(chǎn)物氣體組成如下表：

氣體	CO	H2	N2	O2
體積（L）	25	60	15	2.5

計算該富氧空氣中O₂和N₂的體積比V（O₂）∶V（N₂）。

（4）若CH₄和H₂O（g）及富氧空氣混合反應的產(chǎn)物中，V（H₂）∶V（N₂）＝3∶1（合成氨反應的最佳比），則反應中的H₂O（g）和富氧空氣的體積比為何值?

Answer 1

思路解析：（1）設產(chǎn)生氫氣為，則：

CH₄（g）＋H₂O（g）CO（g）＋3H₂（g）

    1                                                      3

                                                 

解得：=133.9 mol

（2）采用極端假設來確定其取值范圍：假定甲烷全部與水反應，得V=3 m³；甲烷全部與氧氣反應，得V=4 m³，即：產(chǎn)生的氫氣應在兩者之間，3 m³＜V＜4 m³。

（3）設H₂O為X mol，O₂為Y mol，

則：解得：X＝10，Y＝7.5

＝（7.5＋2.5）/15＝2/3 

（4）設富氧空氣中O₂的體積分數(shù)為a，反應用去的H₂O（g）與富氧空氣的體積分別為X、Y。，

答案：（1）133.9   （2）3 m³＜V＜4 m³  （3）2∶3。（4）。