Question

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(shí)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______

Answer 1

【答案】分析：（1）由發(fā)生2CH₄+2HCl+O₂2CH₃Cl+2H₂O來分析；
（2）一氯甲烷生成丙烯，還應(yīng)生成HCl；
（3）①由關(guān)系式知CH₄→（CH₂）_n，總體轉(zhuǎn)化率為0.9×0.8，以此進(jìn)行計(jì)算；
②設(shè)初始反應(yīng)的甲烷量為1，甲烷轉(zhuǎn)化率為80%，則還剩余0.2，氧氣剩余0.1，HCl剩余0.72，以此計(jì)算需補(bǔ)充的甲烷、氧氣和HCl的體積比．
解答：解：（1）由信息可知發(fā)生的第一步轉(zhuǎn)化為2CH₄+2HCl+O₂2CH₃Cl+2H₂O，則甲烷和氯化氫的最佳體積比為l：1，故答案為：l：1；
（2）一氯甲烷生成丙烯，還應(yīng)生成HCl，該反應(yīng)為3CH₃ClCH₂=CH-CH₃+3HCl，故答案為：3CH₃ClCH₂=CH-CH₃+3HCl；
（3）①由關(guān)系式知CH₄→（CH₂）_n，總體轉(zhuǎn)化率為0.9×0.8，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1m³甲烷經(jīng)過一輪反應(yīng)可得到烯烴的質(zhì)量為×14=0.45kg，故答案為：0.45；
②設(shè)初始反應(yīng)的甲烷量為1，由2CH₄+2HCl+O₂2CH₃Cl+2H₂O、3CH₃ClCH₂=CH-CH₃+3HCl，甲烷轉(zhuǎn)化率為80%，則多部反應(yīng)甲烷剩余0.2，氧氣剩余0.1，HCl剩余0.72，一氯甲烷0.08，三者反應(yīng)的體積比可知需補(bǔ)充甲烷0.8、氧氣0.4、氯化氫0.08，最終比例為10：5：1，故答案為：10：5：1．
點(diǎn)評：本題考查有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的計(jì)算，明確發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是解答本題的關(guān)鍵，注意反應(yīng)中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率是解答的易錯(cuò)點(diǎn)，題目難度中等．