Question

利用天然气合成氨的工艺流程示意如下：

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）若n mol CH₄经一次转化后产生CO 0.9n mol、产生H₂          mol(用含n的代数式表示)

（3）K₂CO₃(aq)和 CO₂反应在加压下进行，加压的理论依据是             (多选扣分)

(a)相似相溶原理    (b)勒沙特列原理    (c)酸碱中和原理

（4）分析流程示意图回答，该合成氨工艺的主要原料是          ，辅助原料是           。

（5）请写出以CH₄为基本原料四次转化为合成氨工艺主要原料N₂、H₂的化学方程式：                   。

（6）整个流程有三处循环，一是Fe(OH)₃循环，二是K₂CO₃(aq)循环，请在上述流程图中找出第三处循环并写在答题卡上(要求：循环方向、循环物质)。

Answer

（1）3H2S+2Fe(OH)3=Fe2S3+ 6H2O；（2）2.7n；

（3）b；（4）CH4、H2O(g)和空气；K2CO3和Fe(OH)3；

（5）CH4+H2O(g)CO+3H2、2CH4+3O22CO+4H2O

CO+H2O(g)CO2+H2、CO2+H2O+K2CO32KHCO3；

（6）；

【解析】

试题分析：（1）硫化氢是酸性气体，可以和碱氢氧化铁发生中和反应：3H2S+2Fe(OH)3═Fe2S3+6H2O，故答案为：3H2S+2Fe(OH)3═Fe2S3+6H2O；

（2）根据天然气合成氨的工艺流程图知10%的甲烷未与水蒸汽作用，甲烷与水反应的方程式为：

CH4(g)+H2O(g)→CO(g)+3H2(g)

1 3

0.9n mol 2.7nmol

故答案为：2.7n；

（3）K2CO3(aq)和CO2反应生成碳酸氢钾，K2CO3+CO2+H2O⇌2KHCO3，增大压强，化学平衡向右进行，符合化学平衡移动原理，故答案为：b；

（4）根据流程图可知，该合成氨工艺主要起始原料是CH4、H2O、空气，而辅助原料是K2CO3、Fe(OH)3，故答案为：CH4、H2O、空气；K2CO3；Fe(OH)3；

（5）根据流程图可知，以CH4为基本原料四次转化为合成氨工艺主要原料N2、H2的化学方程式见下，答案为：CH4+H2O(g)CO+3H2、2CH4+3O22CO+4H2O、CO+H2O(g)CO2+H2、CO2+H2O+K2CO3 2KHCO3；

（6）上述流程图第三处循环使用的物质是氮气和氢气，故答案为：。

考点：考查了合成氨的相关知识。