题目

题型：不详难度：来源：

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→（CH₂）_n，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．