Question

【题目】氢气作为清洁能源有着广泛的应用前景，含硫天然气制备氢气的流程如图。

请回答下列问题：

Ⅰ.转化脱硫：将天然气压入吸收塔，30℃时，在T·F菌作用下，酸性环境中脱硫过程示意图如图。

过程i的离子反应方程式为_____。

已知：①Fe3＋在pH＝1.9时开始沉淀，pH＝3.2时沉淀完全。

②30℃时，在T·F菌作用下，不同pH的FeSO4溶液中Fe2＋的氧化速率如表。

pH	0.7	1.1	1.5	1.9	2.3	2.7
Fe2＋的氧化速率	4.5	5.3	6.2	6.8	7.0	6.6

在转化脱硫中，请在表中选择最佳pH范围是____<pH<____，这样选择的原因是：______。

Ⅱ.蒸气转化：在催化剂的作用下，水蒸气将CH4氧化。结合如图回答问题。

（3）①该过程的热化学方程式是_____。

②比较压强P1和P2的大小关系：P1____P2(选填“<”、“>”或“＝”)。

Ⅲ.CO变换：500℃时，CO进一步与水反应生成CO2和H2。

Ⅳ.提纯：将CO2和H2分离得到H2的过程如示意图如图。

（4）吸收池中发生反应的离子方程式是______。

Answer 1

【答案】2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+ 1.5 1.9 当pH＞1.9时，Fe3+开始沉淀，导致Fe2+、Fe3+离子浓度均下降，降低反应速率；当pH＜1.5时，T·F菌活性降低，反应速率减慢 CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) H=+204kJ/mol ＞ CO2+H2O+CO32-=2HCO3-

【解析】

I．转化脱硫：将天然气压入吸收塔，30℃时，在T．F菌作用下，酸性环境中脱硫过程示意图如图；

(1)硫化氢被硫酸铁氧化生成单质硫；

(2)1.5≤PH＜1.9，当PH大于1.9时，Fe3+开始沉淀，导致Fe3+、Fe2+离子浓度均下降，降低反应速率，PH＜1.5时，TF菌活性较低；

Ⅱ．(3)①在催化剂的作用下，水蒸气将CH4氧化生成一氧化碳和水蒸气，图中反应的焓变△H=2582KJ/mol-2378KJ/mol=204KJ/mol，标注物质聚集状态和对应反应的焓变写出热化学方程式；

②图象中甲烷体积分数随压强增大增大，据此分析；

Ⅳ．(4)二氧化碳和碳酸钾溶液反应生成碳酸氢钾。

I．转化脱硫：将天然气压入吸收塔，30℃时，在T．F菌作用下，酸性环境中脱硫过程示意图如图；

(1)硫化氢被硫酸铁氧化生成单质硫，过程i中H2S发生了氧化反应，离子方程式：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+；

(2)Fe3+在pH=l.9时开始沉淀，pH=3.2时沉淀完全，分析30℃时，在T．F菌作用下，不同pH的FeSO4溶液中Fe2+的氧化速率可知：工业脱硫应选择的最佳pH范围1.5≤PH＜1.9，当PH大于1.9时，Fe3+开始沉淀，导致Fe3+、Fe2+离子浓度均下降，降低反应速率，PH＜1.5时，TF菌活性较低，反应速率减慢；

Ⅱ．(3)①在催化剂的作用下，水蒸气将CH4氧化生成一氧化碳和水蒸气，图中反应的焓变△H=2582KJ/mol-2378KJ/mol=204KJ/mol，标注物质聚集状态和对应反应的焓变写出热化学方程式为：CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+204KJ/mol；

②反应前后气体物质的量增大，增大压强平衡逆向进行，图象中甲烷体积分数随压强增大而增大，据此分析，比较压强P1和P2的大小关系：P1＞P2；

Ⅳ．(4)①将CO2和H2分离得到H2的过程示意图分析得到：二氧化碳和碳酸钾溶液反应生成碳酸氢钾，反应的离子方程式为CO2+H2O+CO32-=2HCO3-。