（2009•静安区二模）甲醚（CH3OCH3）是一种新型的合成“柴油”，它可由天然气（体积分数：CO2为5%，CH4为95%）合成．合成甲醚主要步骤为造气和合成．过程如下（气体体积均在同温同压下测

Question

（2009•静安区二模）甲醚（CH₃OCH₃）是一种新型的合成“柴油”，它可由天然气（体积分数：CO₂为5%，CH₄为95%）合成．合成甲醚主要步骤为造气和合成．过程如下（气体体积均在同温同压下测定；氧气由空气提供，其中N₂和O₂的体积比为4：1；不考虑CO与水的反应；各步反应转化率均为100%）：

（1）若造气得到的气体只含CO和H₂，该混合气体中，碳元素的质量分数为a%，则氢元素的质量分数为______%（用含a的式子表示）．
（2）造气时每使用100m³天然气，应同时通入水蒸气______m³、空气______m³，才能保证合成时CO与H₂的体积比为1：2；合成甲醚后，有______m³的水蒸气可参加循环生产．
（3）若只用天然气和空气造气，合成后得到的蒸气成分如下表：

气体	CH3OCH3	H2O	N2	A
体积（m3）	95	95	x	y

则A气体的分子式为______； x=______．

Answer 1

（1）混合物中C元素的质量分数为a%，CO中含有碳元素，故混合物中CO的质量分数=(a%)/((12)/(28))=2.33a%，故w（氢气）=1-w（CO）=1-2.33a%=（100-2.33a）%，
故答案为：100-2.33a；
（2）根据题意知，100m³天然气含CH₄95m³、CO₂5m³，设通入的水蒸气为xm³，则：
CH₄+CO₂→2H₂+2CO  
5    5   10  10     
CH₄+H₂O→3H₂+CO
x   x   3x  x
      2CH₄+O₂→→→4H₂+2CO
（95-5-x）  (95−5−X)/(2)  2（95-5-x）  （95-5-x）
故2×[10+x+（95-5-x）]=10+3x+2（95-5-x） 
解得：x=10，
故通入的空气的体积为：5×(95−5−X)/(2)m³=200 m³，
根据碳元素守恒计算生成甲醚体积为(1)/(2)×（95 m³+5 m³）=50m³，由方程式可知生成水蒸气为50m³，
故答案为：10；200；50；
（3）只用天然气和空气造气，根据反应（2）、（3）可知，造气阶段CO与H₂的体积比为介于1：1与1：2之间，由反应（4）可知，氢气不足，故有CO剩余，则A为CO．甲醚与水蒸气中C、H原子数目之比为1：4，相当于甲烷转化到达，由碳原子守恒可知，天然气中甲烷为2×95m³=190m³，根据天然气中甲烷与二氧化碳的含量可知，二氧化碳为190m³×(5)/(95)=10m³，根据氧原子守恒可知，氧气的体积为(1)/(2)（95m³+95m³+10m³）=90m³，故氮气的体积为4×90m³=360m³，即x=360，
故答案为：CO；360．