题目

工业上常用天然气在850~900℃的条件下还原BaSO4生产BaS.发生
发生反应的化学方程式有： BaSO4＋CH4(少量) BaS＋CO2＋2H2O 3BaSO4＋4CH4(足量)3BaS＋4CO＋8H2O （（2）实际工业生产中,天然气很难反应完全.现有2.0×106 mol的CH4,若CH4的利用率为95%,且反应结束后高温气体中CO的体积分数为0.02,求能生产多少吨BaS?（答案保留2位小数）

提问时间：2021-01-03

答案

设混合气体中CO的体积为x ；CO2的体积为y ；H2O的体积为z；故x+y+z=1
根据元素守恒,C与H的物质的量比为 1:4,故 (x+y):2z=1:4,即x+y=z/2
故z=2/3,
混合气体中H2O的气体质量分数恒为2/3

参与反应的CH4为1.9×10^6 mol,反应后CO的体积分数为0.02,即x=0.02,
解得y=0.313
CO2~BaS 此部分生成的BaS的物质的量为1.9×10^6×(0.313/0.333) = 1.786×10^6 mol
CO~3/4 BaS 此部分生成的BaS的物质的量为1.9×10^6×(0.02/0.333)×3/4=8.559×10^4 mol
总共产生1.87×10^6 mol,质量 = 1.872×10^6 * (137+32) = 316.30 t