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、甲醛等物質的原料，其中用作制氫合成氨的工藝流程示意圖如下：

依據上述流程，完成下列填空：

（1）天然氣脫硫時的化學方程式是_______________________________。

（2）n mol CH₄經一次轉化后產生CO 0.9n mol，產生H₂_____________mol，假設后面幾步轉化各物質均完全反應，則理論上可制備得到氨氣                mol（用含n的代數式表示）

（3）K₂CO₃(aq)和CO₂反應在加壓下進行，加壓的理論依據是___________

 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）整個流程有三處循環，一是Fe(OH)₃循環，二是              循環，三是N₂、H₂循環。

 

Answer 1

【答案】

（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1分)    （5）K₂CO₃(aq) （2分）

【解析】（1）流程圖中已給出反應物是H₂S和Fe（OH）₃，生成物是Fe₂S₃和H₂O，CH₄沒有參與反應，所以天然氣脫硫時的化學方程式為3H₂S + 2Fe(OH)₃ == Fe₂S₃ + 6H₂O。

（2）根據方程式CH₄+H₂O CO+3H₂可知，生成CO 0.9n mol，則生成氫氣水0.9n mol×3＝2.7nmol。二次轉化時，又生成0.1nmolCO，所以共計時nmolCO，和水蒸氣反應又產生nmol氫氣，因此總共生成3.7nmol氫氣，所以生成氨氣時3.7nmol×2÷3＝2.5nmol。

（3）CO₂為氣體，反應是體積減小的，所以加壓有利于平衡右移，依據是勒夏特列原理，答案選B。

（4）根據流程示意圖可知，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）合根據流程示意圖可知，循環利用的物質除了氫氧化鐵、氮氣和氫氣外，還有碳酸鉀。