Question

（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 CH₄经一次转化后产生CO 0.9n mol，产生H₂_____________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）K₂CO₃(aq)和CO₂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N₂、H₂循环。

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、空气；  K₂CO₃；Fe(OH)₃   (每个1分)   （5）K₂CO₃(aq) （2分）

（1）流程图中已给出反应物是H₂S和Fe（OH）₃，生成物是Fe₂S₃和H₂O，CH₄没有参与反应，所以天然气脱硫时的化学方程式为3H₂S + 2Fe(OH)₃ ="=" Fe₂S₃ + 6H₂O。
（2）根据方程式CH₄+H₂O CO+3H₂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）CO₂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CH₄、H₂O、空气，而辅助原料是K₂CO₃、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。