Question

利用天然气合成氨的工艺流程示意图如下：

依据上述流程，完成下列填空。

(1)天然气脱硫时的化学方程式是________________。

(2)n mol CH₄经一次转化后产生CO 0.9n mol，产生H₂________mol。(用含n的代数式表示)

(3)K₂CO₃(aq)和CO₂反应在加压下进行，加压的理论依据是__________。(多选扣分)

a.相似相溶原理

b.勒夏特列原理

c.酸碱中和原理

(4)由KHCO₃分解得到的CO₂可以用于__________ (写出CO₂的一种重要用途)。

(5)整个流程有三处循环，一是Fe(OH)₃循环，二是K₂CO₃(aq)循环，请在上述流程图中标出第三处循环(循环方向、循环物质)。

Answer 1

(1)3H₂S+2Fe(OH)₃====Fe₂S₃+6H₂O  (2)2.7 n  (3)b  (4)生产纯碱  (5)如上图

解析:

(1)天然气中的硫是化合态的硫，以H₂S的形式存在，由框图可以看出，它与Fe(OH)₃反应，生成Fe₂S₃和H₂O：

H₂S+Fe(OH)₃-+H₂O

发生的是酸碱中和反应，较易配平：

3H₂S+2Fe(OH)₃====Fe₂S₃+6H₂O

(2)一次转化时，甲烷与水蒸气发生如下反应：

CH₄+H₂OCO+3H₂

氢气为一氧化碳物质的量的3倍：2.7 n。

(3)K₂CO₃(aq)通CO₂发生如下反应：

K₂CO₃+CO₂2KHCO₃

加压，溶液中CO₂的浓度增大，平衡向右移动，此即(b)勒夏特列原理。

(4)CO₂的用途有很多，可作灭火剂、制冷剂，可作生产纯碱、化肥(碳铵、尿素)的原料，等等。择其一答之即可。

(5)Fe₂S₃、H₂O的混合物中通入O₂生成S，Fe₂S₃失去S^2-变为Fe³⁺;O₂得到电子变为O^2-,被H₂O分子俘获变为OH^-；Fe³⁺与OH^-结合为Fe(OH)₃，Fe(OH)₃再用于吸收H₂S——循环利用

2Fe₂S₃+6H₂O+3O₂====4Fe(OH)₃+6S

    大家熟知，KHCO₃受热生成K₂CO₃和CO₂，K₂CO₃用于吸收CO₂，也是循环利用。由于合成氨的反应是一个可逆反应，因此未转化的N₂和H₂也需循环利用。