Вопрос в начале параграфа, страница 35 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Что такое синтез-газ? Как его получают и используют?

Что такое синтез-газ?

Синтез-газ (от «газ для синтеза») — это газовая смесь, состоящая преимущественно из монооксида углерода ($CO$) и водорода ($H_2$). В зависимости от способа получения, в его состав также могут входить в небольших количествах диоксид углерода ($CO_2$), метан ($CH_4$), азот ($N_2$) и водяной пар ($H_2O$). Соотношение основных компонентов ($H_2$ к $CO$) может варьироваться в широких пределах и является ключевой характеристикой, определяющей его дальнейшее применение.

Ответ: Синтез-газ — это газовая смесь, в основном состоящая из оксида углерода(II) и водорода, используемая как топливо и сырье для химических синтезов.

Как его получают?

Синтез-газ получают из различного углеродсодержащего сырья. Основные промышленные методы включают:

• Паровая конверсия (паровой риформинг) природного газа (метана). Это наиболее распространенный метод. Перегретый водяной пар реагирует с метаном при высокой температуре (700–1100 °C) и давлении в присутствии катализатора (обычно на основе никеля).
  $CH_4 + H_2O \rightleftharpoons CO + 3H_2$
• Газификация угля. Процесс взаимодействия угля с окислителем (кислород, воздух, водяной пар, углекислый газ) при высокой температуре (свыше 1000 °C). При использовании водяного пара реакция выглядит следующим образом:
  $C + H_2O \rightarrow CO + H_2$
• Парциальное (неполное) окисление углеводородов. Тяжелые фракции нефти или природный газ реагируют с недостаточным для полного сгорания количеством кислорода.
  $2CH_4 + O_2 \rightarrow 2CO + 4H_2$
• Углекислотная конверсия метана. Реакция метана с диоксидом углерода, которая позволяет утилизировать парниковые газы.
  $CH_4 + CO_2 \rightleftharpoons 2CO + 2H_2$

Ответ: Синтез-газ получают путем паровой конверсии природного газа, газификации угля, а также частичного окисления или углекислотной конверсии углеводородов.

Как его используют?

Синтез-газ является важнейшим сырьем в химической промышленности и энергетике.

• Производство метанола. Метанол является основой для синтеза многих других химических продуктов (формальдегида, уксусной кислоты).
  $CO + 2H_2 \rightarrow CH_3OH$
• Синтез Фишера-Тропша. Это процесс получения жидких синтетических углеводородов (синтетического бензина, дизельного топлива) и восков из синтез-газа.
  $nCO + (2n+1)H_2 \rightarrow C_nH_{2n+2} + nH_2O$
• Производство водорода. Водород из синтез-газа, после его отделения от $CO$ или дополнительного получения из $CO$ по реакции конверсии водяного газа ($CO + H_2O \rightleftharpoons CO_2 + H_2$), используется для синтеза аммиака (процесс Габера-Боша) и в процессах гидроочистки и гидрокрекинга в нефтепереработке.
• Оксосинтез (гидроформилирование). Получение альдегидов из алкенов, которые затем могут быть преобразованы в спирты.
  $R-CH=CH_2 + CO + H_2 \rightarrow R-CH_2-CH_2-CHO$
• Как топливо. Синтез-газ может сжигаться в газовых турбинах для производства электроэнергии или использоваться как промышленное топливо для получения тепла.

Ответ: Синтез-газ используют как топливо для выработки энергии и как сырье для производства метанола, аммиака, синтетических жидких топлив (процесс Фишера-Тропша) и других органических соединений.