Question

8．利用天然氣合成氨的工藝流程示意如下：

依據(jù)上述流程，完成下列填空：
（1）天然氣脫硫時(shí)的化學(xué)方程式是3H₂S+2Fe（OH）₃=Fe₂S₃+6H₂O
（2）若n mol CH₄經(jīng)一次轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生CO 0.9n mol、產(chǎn)生H₂2.7nmol（用含n的代數(shù)式表示）
（3）K₂CO₃（aq）和 CO₂反應(yīng)在加壓下進(jìn)行，加壓的理論依據(jù)是b（多選扣分）
（a）相似相溶原理    （b）勒沙特列原理    （c）酸堿中和原理
（4）分析流程示意圖回答，該合成氨工藝的主要原料是CH₄、H₂O（g）和空氣，輔助原料是K₂CO₃和Fe（OH）₃．
（5）請(qǐng)寫出以CH₄為基本原料四次轉(zhuǎn)化為合成氨工藝主要原料N₂、H₂的化學(xué)方程式：
CH₄+H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO+3H₂、2CH₄+3O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2CO+4H₂O、CO+H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO₂+H₂、CO₂+H₂O+K₂CO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2KHCO₃；．
（6）整個(gè)流程有三處循環(huán)，一是Fe（OH）₃循環(huán)，二是K₂CO₃（aq）循環(huán)，請(qǐng)?jiān)谏鲜隽鞒虉D中找出第三處循環(huán)并寫在答題卡上（要求：循環(huán)方向、循環(huán)物質(zhì)）．

Answer 1

分析 （1）硫化氫是酸性氣體，可以和堿發(fā)生中和反應(yīng)生成鹽和水；
（2）計(jì)算出甲烷的物質(zhì)的量，根據(jù)方程式計(jì)算氫氣的物質(zhì)的量；
（3）根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)原理來(lái)回答；
（4）利用氫氣合成氨的工藝流程知道：起始原料是CH₄、H₂O、空氣，而輔助原料是K₂CO₃、Fe（OH）₃；
（5）根據(jù)流程圖書寫，具體解答；
（6）根據(jù)合成氨的原理可以推知循環(huán)使用的是氮?dú)夂蜌錃猓?/p>

解答 解：（1）硫化氫是酸性氣體，可以和堿氫氧化鐵發(fā)生中和反應(yīng)：3H₂S+2Fe（OH）₃═Fe₂S₃+6H₂O，
故答案為：3H₂S+2Fe（OH）₃═Fe₂S₃+6H₂O；
（2）根據(jù)天然氣合成氨的工藝流程圖知10%的甲烷未與水蒸汽作用，甲烷與水反應(yīng)的方程式為：
  CH₄（g）+H₂O（g）→CO（g）+3H₂（g）
  1                          3
0.9n mol                   2.7nmol  
故答案為：2.7n；
（3）K₂CO₃（aq）和CO₂反應(yīng)生成碳酸氫鉀，K₂CO₃+CO₂+H₂O?2KHCO₃，增大壓強(qiáng)，化學(xué)平衡向右進(jìn)行，符合化學(xué)平衡移動(dòng)原理，故答案為：b；
（4）根據(jù)流程圖可知，該合成氨工藝主要起始原料是CH₄、H₂O、空氣，而輔助原料是K₂CO₃、Fe（OH）₃，故答案為：CH₄、H₂O、空氣；K₂CO₃；Fe（OH）₃；
（5）根據(jù)流程圖可知，以CH₄為基本原料四次轉(zhuǎn)化為合成氨工藝主要原料N₂、H₂的化學(xué)方程式見(jiàn)下，答案為：CH₄+H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$  CO+3H₂、2CH₄+3O₂ $\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2CO+4H₂O、CO+H₂O（g） $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO₂+H₂、CO₂+H₂O+K₂CO₃ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2KHCO₃；
（6）上述流程圖第三處循環(huán)使用的物質(zhì)是氮?dú)夂蜌錃猓�故答案為�?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic3/quiz/images/201206/50/66f96948.png" style="vertical-align:middle" />．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了天然氣合成氨的有關(guān)知識(shí)，重點(diǎn)掌握相關(guān)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，考查了分析和解決問(wèn)題的能力，難度較大．