合成气制甲醇

一：采用天然气转化制合成气生产合成氨和甲醇分别应采用哪种工艺，为什么

（1）根据流程图中显示，生产合成气的原料是甲烷的水，产物合成气的成分是一氧化碳的氢气，所以方程式为：H2O+CH4=CO+3H2．（2）分析生产流程图中所涉及的物质的来源和去向发现，N2和H2是循环利用的物质．（3）根据流程图中显示，合成尿素的原料是二氧化碳和氨气，产品是尿素，另外根据尿素中碳、氧原子的个数比和二氧化碳中碳、氧原子的个数比可知，产物还有水，方程式为：CO2+2NH3=CO（NH2）2+H2O．（4）氨气极易溶解于水，且溶于水形成碱性溶液，更易于吸收二氧化碳．故答案为：（1）H2O+CH4=CO+3H2；（2）N2和H2；（3）CO2+2NH3=CO（NH2）2+H2O；（4）不能颠倒；氨气极易溶解于水，且先通氨气后，溶液显碱性，可以增大二氧化碳在里面的溶解，使反应更加充分．

二：甲醇被称为21世纪的燃料，甲烷可制成合成气（CO、H2），再制成甲醇．（1）已知：①CH4（g）+H2O（g）=CO

（1）①CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H1=206.2kJ?mol-1②CH4（g）+12O2（g）=CO（g）+2H2（g）△H2=-35.4kJ?mol-1③CH4（g）+2H2O（g）=CO2（g）+4H2（g）△H3=165.0kJ?mol-1由盖斯定律，把①×2-③得CH4（g）+CO2 （g）=2CO（g）+2H2（g），所以△H=（206.2kJ?mol-1）×2-（165.0kJ?mol-1）=247.4 kJ?mol-1，所以CH4（g）与CO2（g）反应生成CO（g）和H2（g）的热化学方程式为：CH4（g）+CO2 （g）=2CO（g）+2H2（g）△H=247.4 kJ?mol-1；故答案为：CH4（g）+CO2 （g）=2CO（g）+2H2（g）△H=247.4 kJ?mol-1；（2）已知Cu（NH3）2Ac（aq）+CO（g）+NH3（g）?[Cu（NH3）3]Ac?CO（aq）△H＜0，该反应正方向为体积减小的放热反应，所以降低温度和增大压强有利于平衡正移，所以吸CO的适宜条件应是低温、高压；故答案为：低温、高压；（3）某温度下将4mol CO2（g）和12mol H2（g）充入2L的密闭容器中，则反应前c（CO2）=2mol/L，c（H2）=6mol/L，反应达到平衡后，测得c[CO2（g）]=0.5mol/L， CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g），开始（mol/L）：2 6 0 0变化（mol/L）：1.5 4.5 1.5 1.5平衡（mol/L）：0.5 1.5 1.5 1.5则反应的平衡常数K=c(CH3OH)?c(H2O)c(CO2)?c3(H2)=1.5×1.51．53×0.5=43，故答案为：43；（4）碱性条件下，二甲醚在负极放电生成碳酸根离子和水，其电极反应式为：CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O；A．两种燃料互为同分异构体，分子式相同，属于不同物质，所以比能量不相向，故错误；B．两种燃料所含共价键数目相同，但是共价键种类不同，所以断键时所需能量不相同，比能量不相同，故错误；C．两种燃料的结构不同，则所含共价键种类不同，断键时所需能量不同，比能量不同，故正确；故答案为：CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O；C；（5）某有机物由C、H、Al三种元素组成，其摩尔质量为72g/mol，其中Al、C的质量分数分别为37.5%和50%，则H的质量分数为100%-37.5%-50%=12.5%，所以N（C）：N（H）：N（Al）=50%12：12.5%1：37.5%27=3：1：9，所以其分子式为Al（CH3）3，该物质与水剧烈反应生成CH4和Al（OH）3，则反应的化学方程式为：Al（CH3）3+3H2O=Al（OH）3↓+3CH4↑；故答案为：Al（CH3）3+3H2O=Al（OH）3↓+3CH4↑．

三：煤制甲醇和天然气制甲醇比较那个更好？

用含有氢气和碳氧化物的合成气，在含铜催化剂、20—120巴的压力和200—350℃的温度下生产甲醇。将该合成气通过第一合成反应器，其由竖式反应器组成并含有含铜催化剂的固定床。在竖式反应器中的反应是在绝热条件下进行的并且合成气不循环。在第一合成反应器中未反应的气体混合物与循环气一起通过含有含铜催化剂的第二合成反应器，该催化剂是置于管子中的并用沸水间热冷却。合成气中10—30％的碳氧化物在第一合成反应器中反应而形成了甲醇。

天然气主要成分是甲烷和一氧化碳，只要有催化剂就可以制甲醇，催化循环过程有很多步，大概的过程就是过渡金属的不饱和配位化合物做催化剂，通过配位加成\氧化还原和解离完成催化循环。通常产生很多副产物。。。

所以煤制甲醇副产物少，制甲醇好

四：甲醇被称为21世纪的新型燃料，甲烷可制成合成气（CO、H2），再制成甲醇，代替日益供应紧张的燃油．（1）

（1）根据盖斯定律可知，①×2-③可得CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g），所以其△H=[（+206.2）×2-（+165.0）]kJ?mol-1=+247.4 kJ?mol-1，所以CH4（g）与CO2（g）反应生成CO（g）和H2（g）的热化学方程式为CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）△H3=+247.4 kJ?mol-1，故答案为：CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）△H3=+247.4 kJ?mol-1；（2）已知正反应是气态物质体积减小的放热反应，因此熵变是小于零的，且采用降低温度、增大压强能使平衡右移，提高CO的转化率，故答案为：低温、高压；低温、高压，＜；（3）①将4mol CO2和12mol H2，充入2L的密闭容器中，充分反应达到平衡后，测得c（CO2）=0.5mol?L-1，则该温度下该反应的平衡常数 CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）初始浓度：2 6 0 0变化浓度：1.5 4.5 1.5 1.5平衡浓度：0.5 1.5 1.5 1.5化学平衡常数K=c(CH3OH)?c(H2O)c(CO2)?c3(H2)=1.5×1.50.5×1．53=13（或者0.33） ②对于反应B：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H2＜0，若容器容积不变，使化学平衡正向移动的措施可提高CO的转化率．A．降低温度能使化学平衡正向移动，可提高CO的转化率，故a正确；B．增加CO的量，使得CO的转化率减小，故b错误；C．充入He，使体系总压强增大，但是各组分浓度不变，平衡不移动，故c错误；D．再充入1mol CO和2molH2，即相当于在增大压强，所以化学平衡正向移动，可提高CO的转化率，故d正确；故选：a、d；（4）甲醇-空气燃料电池中，负极上是燃料发生失电子的氧化反应，在碱性环境下，电极反应为：CH3OH-6e+8OH-=CO32-+6H2O，故答案为：CH3OH-6e+8OH-=CO32-+6H2O；（5）碱性甲醇-空气燃料电池电解硫酸钠溶液（均为铂电极），标准状况下阳极得到的VL气体是氧气，根据电极反应式，设消耗甲醇的量是n，得出： 2CH3OH～12e-～3O2， 2 3 n V22.42n＝3V22.4，解得n=V33.6mol，所以消耗甲醇的质量：m=V33.6mol×32g/mol=0.95V，故答案为：0.95V．

五：工业上可利用合成气（CO和H2的混合气体）生产甲醇（如反应④）．已知：①CO（g）+12O2（g）=CO2（g）△H=

（1）反应④CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g），反应前后气体体积减少的反应，熵变减少小于0；根据盖斯定律得到：①+2×②-③：④的热化学方程式为：CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）△H=-92.9KJ/mol故答案为：-92.9KJ/mol；△S＜0；（2）反应④中当CO（g）和H2（g） 起始浓度相同时，平衡常数K值越大说明平衡正向进行；a．反应正向进行，反应物的转化率越高，故a正确；b．平衡常数K值越大说明平衡正向进行，反应进行得越完全，故b正确；c．达到平衡时反应物的浓度减小，故c错误；d．随反应进行浓度减小，化学反应速率减小，故d错误；故答案为：ab．（3）在一定条件下，反应④在一密闭容器中达到平衡．维持H2浓度和容器的温度不变，增大容器的体积，压强减小，平衡逆向进行，故答案为：B．（3）工业上用反应④低压合成甲醇，在230℃～270℃最为有利．为研究合成气最合适的起始组成比，分别在230℃、250℃和270℃进行实验，结果如图．合成甲醇是放热反应，温度越低转化率越大，结合图象可知，230℃的实验结果所对应的曲线是 X；故答案为：X；

六：甲醇合成氢碳比请教甲醇合成气为什么要求（H2

甲醇合成氢碳比请教甲醇合成气为什么要求

目前工业上几乎都是采用一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化法合成甲醇.典型的流程包括原料气制造、原料气净化、甲醇合成、粗甲醇精馏等工序.

天然气、石脑油、重油、煤及其加工产品(焦炭、焦炉煤气)、乙炔尾气等均可作为生产甲醇合成气的原料.天然气与石脑油的蒸气转化需在结构复杂造价很高的转化炉中进行.转化炉设置有辐射室与对流室,在高温,催化剂存在下进行烃类蒸气转化反应.重油部分氧化需在高温气化炉中进行.以固体燃料为原料时,可用间歇气化或连续气化制水煤气.间歇气化法以空气、蒸汽为气化剂,将吹风、制气阶段分开进行,连续气化以氧气、蒸汽为气化剂,过程连续进行.

甲醇生产中所使用的多种催化剂,如天然气与石脑油蒸气转化催化剂、甲醇合成催化剂都易受硫化物毒害而失去活性,必须将硫化物除净.气体脱硫方法可分为两类,一类是干法脱硫,一类是湿法脱硫.干法脱硫设备简单,但由于反应速率较慢,设备比较庞大.湿法脱硫可分为物理吸收法、化学吸收法与直接氧化法三类.

甲醇的合成是在高温、高压、催化剂存在下进行的,是典型的复合气-固相催化反应过程.随着甲醇合成催化剂技术的不断发展,目前总的趋势是由高压向低、中压发展.

粗甲醇中存在水分、高级醇、醚、酮等杂质,需要精制.精制过程包括精馏与化学处理.化学处理主要用碱破坏在精馏过程中难以分离的杂质,并调节PH.精馏主要是除去易挥发组分,如二甲醚、以及难以挥发的组分,如乙醇高级醇、水等.

七：（2013?吉林二模）CO和H2的混合气体俗称合成气，是一种重要的工业原料气，可以在一定条件下制备甲醇，二

（1）已知：①H2（g）+12O2（g）=H2O（l）△H=-285.8kJ?mol-1②CO（g）+12O2（g）=CO2（g） ）△H=-283.0kJ?mol-1③CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l））△H=-890.3kJ?mol-1，④H2O（g）=H2O（l）△H=-44.0kJ?mol-1，利用盖斯定律将④+③-②-3×①可得：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=（-44.0kJ?mol-1）+（-890.3kJ?mol-1）-（-283.0kJ?mol-1）-3×（-285.8kJ?mol-1）=+206.1 kJ?mol-1，故答案为：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+206.1kJ/mol；（2）①反应方程式为CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g），由表中数据可知3-4min之间，CH4浓度减小，H2浓度增大，则反应向生产氢气的方向移动，即向正方向进行，故答案为：正；②3min时改变的反应条件，反应向正反应方向进行，可能为升高温度或增大H2O的浓度或减小CO的浓度，故答案为：升高温度或增大H2O的浓度或减小CO的浓度；（3）①碳水比n（CH4）/n（H2O）值越大，平衡时甲烷的转化率越低，含量越高，故x1＞x2，故答案为：＞； ②该反应正反应是气体体积增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动，平衡时甲烷的含量增大，故p1＞p2，故答案为：＞；（4）①正极发生还原反应，氧气在正极放电生成氢氧根离子，正极电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，故答案为：O2+4e-+2H2O=4OH-；②参与反应的氧气在标准状况下体积为8960mL，物质的量为8.96L22.4L/mol=0.4mol，根据电子转移守恒可知，生成二氧化碳为0.4mol×48=0.2mol，n（NaOH）=0.1L×3.0mol?L-1=0.3mol，n（NaOH）：n（CO2）=0.3mol：0.2mol=3：2，发生发生2CO2+3NaOH=Na2CO3+NaHCO3+H2O，溶液中碳酸根水解，碳酸氢根的水解大于电离，溶液呈碱性，故c（OH-）＞c（H+），碳酸根的水解程度大于碳酸氢根，故c（HCO3-）＞c（CO32-），钾离子浓度最大，水解程度不大，碳酸根浓度原大于氢氧根离子，故c（K+）＞c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（H+），故答案为：c（K+）＞c （HCO3- ）＞c （CO32- ）＞c （OH- ）＞c（ H+）．