题目
甲醇是一种重要的有机化工原料，需求量巨大．目前我国独创的联醇工艺的核心是采用一氧化碳加氢中压合成法．主要反应如下：CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）；△H=-111.0kJ/mol另有副反应：2CO+2H2O═CO2+CH4 等；中压法操作：压力为10-15MPa，温度控制在513K-543K，所用催化剂是CuO-ZnO-Al2O3．合成甲醇的流程如图所示，气态烃-|||-原料气制备 水蒸气 产品-|||-空气-|||-H2COCO2等-|||-净化 除硫 压缩 合成 粗甲醇 精馏请回答：（1）实际生产中CO不能过量，以免生成羰基铁使催化剂失去活性，而氢气过量是有益的，指出两点理由： ____ 、 ____ ．（2）采取10-15MPa压力的作用是 ____ ；温度控制在513K-543K的原因是 ____ ．（3）原料气中的H2S对铜催化剂影响甚重，故必先去除之，通常用生石灰除杂，该反应的化学方程式为 ____ ：（4）粗甲醇中含有二甲醚等副产物，在常压下蒸馏粗甲醇，首先获得的馏分是 ____ （写结构简式）；获得的甲醇又可在银催化下氧化成甲醛，该反应的化学方程式为： ____ ．（5）若CO的转化率为80%，当有22.4M3（标况）CO与过量H2充分反应（不计其它副反应），可制得纯度为96%的甲醇的质量为 ____ kg，同时获得热量 ____ kJ．
甲醇是一种重要的有机化工原料，需求量巨大．目前我国独创的联醇工艺的核心是采用一氧化碳加氢中压合成法．主要反应如下：CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）；△H=-111.0kJ/mol
另有副反应：2CO+2H2O═CO2+CH4 等；中压法操作：压力为10-15MPa，温度控制在513K-543K，所用催化剂是CuO-ZnO-Al2O3．合成甲醇的流程如图所示，
请回答：
（1）实际生产中CO不能过量，以免生成羰基铁使催化剂失去活性，而氢气过量是有益的，指出两点理由： ____ 、 ____ ．
（2）采取10-15MPa压力的作用是 ____ ；温度控制在513K-543K的原因是 ____ ．
（3）原料气中的H2S对铜催化剂影响甚重，故必先去除之，通常用生石灰除杂，该反应的化学方程式为 ____ ：
（4）粗甲醇中含有二甲醚等副产物，在常压下蒸馏粗甲醇，首先获得的馏分是 ____ （写结构简式）；获得的甲醇又可在银催化下氧化成甲醛，该反应的化学方程式为： ____ ．
（5）若CO的转化率为80%，当有22.4M3（标况）CO与过量H2充分反应（不计其它副反应），可制得纯度为96%的甲醇的质量为 ____ kg，同时获得热量 ____ kJ．
另有副反应：2CO+2H2O═CO2+CH4 等；中压法操作：压力为10-15MPa，温度控制在513K-543K，所用催化剂是CuO-ZnO-Al2O3．合成甲醇的流程如图所示，
请回答：
（1）实际生产中CO不能过量，以免生成羰基铁使催化剂失去活性，而氢气过量是有益的，指出两点理由： ____ 、 ____ ．
（2）采取10-15MPa压力的作用是 ____ ；温度控制在513K-543K的原因是 ____ ．
（3）原料气中的H2S对铜催化剂影响甚重，故必先去除之，通常用生石灰除杂，该反应的化学方程式为 ____ ：
（4）粗甲醇中含有二甲醚等副产物，在常压下蒸馏粗甲醇，首先获得的馏分是 ____ （写结构简式）；获得的甲醇又可在银催化下氧化成甲醛，该反应的化学方程式为： ____ ．
（5）若CO的转化率为80%，当有22.4M3（标况）CO与过量H2充分反应（不计其它副反应），可制得纯度为96%的甲醇的质量为 ____ kg，同时获得热量 ____ kJ．
题目解答
答案
解：（1）氢气过量提高一氧化碳的转化率，防止副反应发生，大量的气流又可带走反应热量，
故答案为：既可以防止或减少副反应发生，又可带走反应热避免催化剂过热而中毒；
（2）CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）；△H=-111.0kJ/mol，正反应是气体体积缩小的反应，增大压强虽然有利于平衡正向移动，提高甲醇的产量，但压力大对设备的强度要求高成本大，所以加压有利于提高CO转化率，但也增加了能源消耗和设备强度，故宜采取经济效益较好的压力，正反应是放热反应，从有利于甲醇生成的角度应是低温，但温度过低达不到催化剂的活性，所以此温度下催化剂活性较高，甲醇产率较大，
故答案为：加压有利于提高CO转化率，但也增加了能源消耗和设备强度，故宜采取经济效益较好的压力；此温度下催化剂活性较高，甲醇产率较大；
（3）原料气中的H2S对铜催化剂影响甚重，故必先去除之，通常用生石灰除杂，生成硫化钙和水，所以反应的化学方程式为H2S+CaO=CaS+H2O，
故答案为：H2S+CaO=CaS+H2O；
（4）甲醇分子间存在氢键，所以沸点高于二甲醚，所以首先获得的馏分是二甲醚，醇的催化氧化实质是脱氢，所以反应方程式为：2CH3OH+O2 $→_{△}^{催化剂}$2HCHO+2H2O，故答案为：CH3OCH3，2CH3OH+O2 $→_{△}^{催化剂}$2HCHO+2H2O；
（5）根据 CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g），得1mol的一氧化碳生成32×10-3kg的甲醇，22.4M3（标况）的物质的量为：$\frac{22.4×1{0}^{3}}{22.4}$=103mol，所以可制得纯度为96%的甲醇的质量为$\frac{1{0}^{3}×80%×32×1{0}^{-3}}{96%}$=26.67kg，根据CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）；△H=-111.0kJ/mol，1molCO完全反应放出111KJ的热量，103mol×80%=800mol，所以放出热量为：111×800=8.88×104kJ，故答案为：26.67kg；8.88×104kJ．
故答案为：既可以防止或减少副反应发生，又可带走反应热避免催化剂过热而中毒；
（2）CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）；△H=-111.0kJ/mol，正反应是气体体积缩小的反应，增大压强虽然有利于平衡正向移动，提高甲醇的产量，但压力大对设备的强度要求高成本大，所以加压有利于提高CO转化率，但也增加了能源消耗和设备强度，故宜采取经济效益较好的压力，正反应是放热反应，从有利于甲醇生成的角度应是低温，但温度过低达不到催化剂的活性，所以此温度下催化剂活性较高，甲醇产率较大，
故答案为：加压有利于提高CO转化率，但也增加了能源消耗和设备强度，故宜采取经济效益较好的压力；此温度下催化剂活性较高，甲醇产率较大；
（3）原料气中的H2S对铜催化剂影响甚重，故必先去除之，通常用生石灰除杂，生成硫化钙和水，所以反应的化学方程式为H2S+CaO=CaS+H2O，
故答案为：H2S+CaO=CaS+H2O；
（4）甲醇分子间存在氢键，所以沸点高于二甲醚，所以首先获得的馏分是二甲醚，醇的催化氧化实质是脱氢，所以反应方程式为：2CH3OH+O2 $→_{△}^{催化剂}$2HCHO+2H2O，故答案为：CH3OCH3，2CH3OH+O2 $→_{△}^{催化剂}$2HCHO+2H2O；
（5）根据 CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g），得1mol的一氧化碳生成32×10-3kg的甲醇，22.4M3（标况）的物质的量为：$\frac{22.4×1{0}^{3}}{22.4}$=103mol，所以可制得纯度为96%的甲醇的质量为$\frac{1{0}^{3}×80%×32×1{0}^{-3}}{96%}$=26.67kg，根据CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）；△H=-111.0kJ/mol，1molCO完全反应放出111KJ的热量，103mol×80%=800mol，所以放出热量为：111×800=8.88×104kJ，故答案为：26.67kg；8.88×104kJ．