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(15分)甲烷是天然气、沼气、坑气及煤气的主要成分之一,可用作燃料及制造氢、一氧化碳、甲醛等物质的原料,其中用作制氢合成氨的工艺流程示意图如下:依据上述流程,完成下
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(15分)甲烷是天然气、沼气、坑气及煤气的主要成分之一,可用作燃料及制造氢、一氧化碳、甲醛等物质的原料,其中用作制氢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 CH 4 经一次转化后产生CO 0.9n mol,产生H 2 _____________mol,假设后面几步转化各物质均完全反应,则理论上可制备得到氨气 mol(用含n的代数式表示) (3)K 2 CO 3 (aq)和CO 2 反应在加压下进行,加压的理论依据是___________ A.相似相容原理 B.勒夏特列原理 C. 酸碱中和原理 (4)分析流程示意图回答,该合成氨工艺主要起始原料是 ,辅助原料有_________。 (5)整个流程有三处循环,一是Fe(OH) 3 循环,二是 循环,三是N 2 、H 2 循环。 |
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答案和解析
(1)3H 2 S + 2Fe(OH) 3 ="=" Fe 2 S 3 + 6H 2 O (2分) (2)2.7n, 2.5n (4分) (3)B (2分) (4) CH 4 、H 2 O、空气; K 2 CO 3 ;Fe(OH) 3 (每个1分) (5)K 2 CO 3 (aq) (2分) |
(1)流程图中已给出反应物是H 2 S和Fe(OH) 3 ,生成物是Fe 2 S 3 和H 2 O,CH 4 没有参与反应,所以天然气脱硫时的化学方程式为3H 2 S + 2Fe(OH) 3 ="=" Fe 2 S 3 + 6H 2 O。 (2)根据方程式CH 4 +H 2 O CO+3H 2 可知,生成CO 0.9n mol,则生成氢气水0.9n mol×3=2.7nmol。二次转化时,又生成0.1nmolCO,所以共计时nmolCO,和水蒸气反应又产生nmol氢气,因此总共生成3.7nmol氢气,所以生成氨气时3.7nmol×2÷3=2.5nmol。 (3)CO 2 为气体,反应是体积减小的,所以加压有利于平衡右移,依据是勒夏特列原理,答案选B。 (4)根据流程示意图可知,该合成氨工艺主要起始原料是CH 4 、H 2 O、空气,而辅助原料是K 2 CO 3 、Fe(OH) 3 。 (5)合根据流程示意图可知,循环利用的物质除了氢氧化铁、氮气和氢气外,还有碳酸钾。 |
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