问题 问答题

随着石油资源的日趋紧张,天然气资源的转化利用越来越受到人们的关注.如图所示是最近研发出的天然气利用新途径:首先,甲烷在催化剂作用下发生“氧氯化反应”生成一氯甲烷;然后,一氯甲烷在400℃的条件下通过分子筛催化转化为低碳烯烃.

请根据以上信息回答下列问题:

(1)第一轮次反应投料时甲烷和氯化氢的最佳体积比为______.

(2)由一氯甲烷生成丙烯的化学方程式为______.

(3)若该途径中的第一步“甲烷氧氯化反应”的转化率为80%,经除水、分离出混合物中的一氯甲烷后,剩余物质全部留用并投入第二轮次生产;第二步反应生成含有乙烯、丙烯、丁烯的混合气体,碳原子的利用率为90%,分离出其中的烯烃气体后剩余物质全部留用并投入第二轮次生产.则:

①标准状况下,1m3甲烷经过一轮反应可得到______kg乙烯、丙烯、丁烯的混合气体.

②第二轮次反应投料时,需补充的甲烷、氧气和HCl的体积比为______.

答案

(1)由信息可知发生的第一步转化为2CH4+2HCl+O2

催化剂
2CH3Cl+2H2O,则甲烷和氯化氢的最佳体积比为l:1,故答案为:l:1;

(2)一氯甲烷生成丙烯,还应生成HCl,该反应为3CH3Cl

分子筛
CH2=CH-CH3+3HCl,故答案为:3CH3Cl
分子筛
CH2=CH-CH3+3HCl;

(3)①由关系式知CH4→(CH2n,总体转化率为0.9×0.8,标准状况下,1m3甲烷经过一轮反应可得到烯烃的质量为

1×0.9×0.8
22.4
×14=0.45kg,故答案为:0.45;

②设初始反应的甲烷量为1,由2CH4+2HCl+O2

催化剂
2CH3Cl+2H2O、3CH3Cl
分子筛
CH2=CH-CH3+3HCl,甲烷转化率为80%,则多部反应甲烷剩余0.2,氧气剩余0.1,HCl剩余0.72,一氯甲烷0.08,三者反应的体积比可知需补充甲烷0.8、氧气0.4、氯化氢0.08,最终比例为10:5:1,故答案为:10:5:1.

单项选择题
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