Question

我國有豐富的天然氣資源。以天然氣為原料合成尿素的主要步驟如下圖所示(圖中某些轉化步驟及生成物未列出)：

 

填寫下列空白：

(1)已知0.5 mol甲烷和0.5 mol水蒸氣在t ℃，p k Pa時，完全反應生成一氧化碳和氫氣(合成氣)，吸收了a kJ熱量，該反應的熱化學方程式是        。

(2)上述流程中，工業(yè)上分離H2 、CO2合理的方法是         。

A混合氣先通入氫氧化鈉溶液，再在溶液中加鹽酸

B混合氣加壓冷卻，使CO2液化

C混合氣用氨水洗滌

D混合氣先通入到石灰漿，然后高溫煅燒固體，

(3)為了保證氨氣順利合成，在空氣進入合成塔之前必須對空氣進行       ，目的是____________________；在合成氨的實際生產(chǎn)過程中，常采取將生成的氨從混合氣體中分離出來，分離出氨的方法          。                        

(4)合理地利用資源不僅可以提高經(jīng)濟效益，而且也是對社會、對全人類負責的表現(xiàn)，闡述圖中的兩處可以合理利用資源情況                 。

 

Answer 1

(1)CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H=+2a kJ/mol 

(2)B C

(3)凈化；防止空氣中某些雜質使催化劑中毒；液化氨(或分離液態(tài)氨)

(4)分離氨后的剩余氣體可以循環(huán)利用，分離出的二氧化碳氣體可用來合成尿素

【解析】(1)0.5mol甲烷和0.5mol水蒸氣完全反應生成一氧化碳和氫氣(合成氣)，吸收了a kJ熱量，則反應物各1mol完全反應吸收2aKJ熱量，熱化學方程式是CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H=+2a kJ/mol。

(2)混合氣先通入氫氧化鈉溶液，再在溶液中加鹽酸，生成的二氧化碳中混有HCl，A錯；利用二者的沸點不同分離，混合氣加壓冷卻，使CO2液化，從而分離，B正確；用氨水吸收二氧化碳，剩下的是氫氣，C正確；混合氣先通入到石灰漿，然后高溫煅燒固體，操作比較復雜，不容易實現(xiàn)，D錯；選BC。

(3)空氣中的某些物質能是催化劑中毒，所以在空氣進入合成塔之前必須對空氣進行凈化；實際生產(chǎn)過程中，常采用液化氨氣，使氨氣分離出來，促進平衡正移，提高反應物的轉化率。

(4)合成氨的轉化率較低，產(chǎn)物中有較多的原料氣，循環(huán)使用；分離出的二氧化碳可以用來制備尿素。