Question

（15分）甲烷是天然氣、沼氣、坑氣及煤氣的主要成分之一，可用作燃料及制造氫、一氧化碳、甲醛等物質(zhì)的原料，其中用作制氫合成氨的工藝流程示意圖如下：

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_______________________________。
（2）n mol CH₄經(jīng)一次轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生CO 0.9n mol，產(chǎn)生H₂_____________mol，假設(shè)后面幾步轉(zhuǎn)化各物質(zhì)均完全反應(yīng)，則理論上可制備得到氨氣               mol（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___________
A．相似相容原理         B.勒夏特列原理          C. 酸堿中和原理
（4）分析流程示意圖回答，該合成氨工藝主要起始原料是         ，輔助原料有_________。
（5）整個(gè)流程有三處循環(huán)，一是Fe(OH)₃循環(huán)，二是             循環(huán)，三是N₂、H₂循環(huán)。

Answer 1

（1）3H₂S + 2Fe(OH)₃ ="=" Fe₂S₃ + 6H₂O （2分）
（2）2.7n，  2.5n  (4分)           (3)B （2分）
(4) CH₄、H₂O、空氣；  K₂CO₃；Fe(OH)₃   (每個(gè)1分)   （5）K₂CO₃(aq) （2分）

（1）流程圖中已給出反應(yīng)物是H₂S和Fe（OH）₃，生成物是Fe₂S₃和H₂O，CH₄沒(méi)有參與反應(yīng)，所以天然氣脫硫時(shí)的化學(xué)方程式為3H₂S + 2Fe(OH)₃ ="=" Fe₂S₃ + 6H₂O。
（2）根據(jù)方程式CH₄+H₂O CO+3H₂可知，生成CO 0.9n mol，則生成氫氣水0.9n mol×3＝2.7nmol。二次轉(zhuǎn)化時(shí)，又生成0.1nmolCO，所以共計(jì)時(shí)nmolCO，和水蒸氣反應(yīng)又產(chǎn)生nmol氫氣，因此總共生成3.7nmol氫氣，所以生成氨氣時(shí)3.7nmol×2÷3＝2.5nmol。
（3）CO₂為氣體，反應(yīng)是體積減小的，所以加壓有利于平衡右移，依據(jù)是勒夏特列原理，答案選B。
（4）根據(jù)流程示意圖可知，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。
（5）合根據(jù)流程示意圖可知，循環(huán)利用的物質(zhì)除了氫氧化鐵、氮?dú)夂蜌錃馔猓�還有碳酸鉀。