1、
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。(精确到0.1)
(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 m3(标准状况)的取值范围为________。
(3)CH4和H2O(g)及富氧空气(O2含量较高的空气)混合反应,产物气体组成如下表:
气体 | CO | H2 | N2 | O2 |
体积(L) | 25 | 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(3)题中的富氧空气混合反应,产物气体中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_______。
133.9 3 <V<4 1:15
⑴根据第1个方程式,先算出甲烷的物质的量,再计算氢气的物质的量。
⑵用极限思维,假设全部发生第1个反应,算出气体量,假设全部发生第2个反应,算出气体量,根据极限思维,只能是两者之内。
⑶用方程式建立关系,依据生成一氧化碳和氢气的量建立方程式进行计算,再计算氧气和氮气的量的关系。
⑷用方程式建立关系,利用已知氢气与氮气的量之比为3:1建立方程式,再用⑶中的关系结合一起得出答案。
⑴1 m3(标准状况)CH4体积为1000L,其物质的量,按上式完全反应,产生H2物质的量44.64 mol×3 = 133.9mol,故答案为133.9 mol。
⑵1 m3(标准状况)CH4按照第1个方程式得出生成的气体体积为4 m3,按照第2个方程式得出生成的体积为3 m3,因此1 m3(标准状况)CH4按上述两式完全反应,产物气体的体积V m3(标准状况)的取值范围为3 <V<4,故答案为:3 <V<4。
⑶
建立关系 x + y = 25 ,3x + 2y =60,解得x = 10,y = 15,因此该富氧空气中O2和N2的体积比,V(O2):V(N2)=(0.5×15 + 0.5):15 =2:3,故答案为2:3。
⑷
根据信息得出V(H2):V(N2)=(3z + 4d):1.5d = 3:1,则z:d= 1:6,则H2O(g)和富氧空气的体积比为z:2.5d =1:2.5×6 =1:15,故答案为:1:15。
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