Question

【題目】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H2_________mol。（精確到0.1）

（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 m3（標準狀況）的取值范圍為________。

（3）CH4和H2O(g)及富氧空氣（O2含量較高的空氣）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(3)題中的富氧空氣混合反應，產(chǎn)物氣體中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_______。

Answer 1

【答案】133.9 3 ＜V＜4 1:15

【解析】

⑴根據(jù)第1個方程式，先算出甲烷的物質(zhì)的量，再計算氫氣的物質(zhì)的量。

⑵用極限思維，假設全部發(fā)生第1個反應，算出氣體量，假設全部發(fā)生第2個反應，算出氣體量，根據(jù)極限思維，只能是兩者之內(nèi)。

⑶用方程式建立關系，依據(jù)生成一氧化碳和氫氣的量建立方程式進行計算，再計算氧氣和氮氣的量的關系。

⑷用方程式建立關系，利用已知氫氣與氮氣的量之比為3:1建立方程式，再用⑶中的關系結(jié)合一起得出答案。

⑴1 m3（標準狀況）CH4體積為1000L，其物質(zhì)的量，按上式完全反應，產(chǎn)生H2物質(zhì)的量44.64 mol×3 = 133.9mol，故答案為133.9 mol。

⑵1 m3（標準狀況）CH4按照第1個方程式得出生成的氣體體積為4 m3，按照第2個方程式得出生成的體積為3 m3，因此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 m3（標準狀況）的取值范圍為3 ＜V＜4，故答案為：3 ＜V＜4。

⑶

建立關系 x + y = 25 ，3x + 2y =60，解得x = 10，y = 15，因此該富氧空氣中O2和N2的體積比，V(O2)：V(N2)＝(0.5×15 + 0.5):15 ＝2:3，故答案為2:3。

⑷

根據(jù)信息得出V(H2)：V(N2)＝(3z + 4d):1.5d = 3：1，則z：d= 1:6，則H2O(g)和富氧空氣的體積比為z:2.5d ＝1:2.5×6 ＝1:15，故答案為：1:15。