Question

我国有丰富的天然气资源．以天然气为原料合成尿素的主要步骤如图所示（图中某些转化步骤及生成物未列出）：

填写下列空白：
（1）已知0.5mol甲烷和0.5mol水蒸气在t℃，p k Pa时，完全反应生成一氧化碳和氢气（合成气），吸收了a kJ热量．该反应的热化学方程式是：

 

．
（2）上述流程中，工业上分离H₂、CO₂合理的方法是

 

．
A．混合气先通入氢氧化钠溶液，再在溶液中加盐酸
B．混合气加压冷却，使CO₂液化
C．混合气用氨水洗涤
D．混合气先通入到石灰浆，然后高温煅烧固体，
（3）为了保证氨气顺利合成，在空气进入合成塔之前必须对空气进行

 

，目的是

 

；在合成氨的实际生产过程中，常采取将生成的氨从混合气体中分离出来，分离出氨的方法：

 

（4）合理地利用资源不仅可以提高经济效益，而且也是对社会、对全人类负责的表现，阐述图中的两处可以合理利用资源情况

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的调控作用,热化学方程式,化石燃料与基本化工原料

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）0.5mol甲烷和0.5mol水蒸气完全反应生成一氧化碳和氢气（合成气），吸收了a kJ热量，则反应物各1mol完全反应吸收2aKJ热量；
（2）A．混合气先通入氢氧化钠溶液，再在溶液中加盐酸，生成的二氧化碳中混有HCl；
B．利用二者的沸点不同分离；
C．二氧化碳能与氨水反应；
D．混合气先通入到石灰浆，然后高温煅烧固体，操作比较复杂，不容易实现；
（3）空气中的某些物质能是催化剂中毒；实际生产过程中，常采用分离产物的方法促进平衡正移，提高转化率；
（4）合成氨的转化率较低，产物中有较多的原料气，循环使用；分离出的二氧化碳可以用来制备尿素．

解答： 解：（1）0.5mol甲烷和0.5mol水蒸气完全反应生成一氧化碳和氢气（合成气），吸收了a kJ热量，则反应物各1mol完全反应吸收2aKJ热量，所以其热化学方程式为：CH₄（g）+H₂O（g）

pKPa  .

t℃

CO（g）+3H₂（g）△H=+2a kJ/mol，
故答案为：CH₄（g）+H₂O（g）

pKPa  .

t℃

CO（g）+3H₂（g）△H=+2a kJ/mol；
（2）A．混合气先通入氢氧化钠溶液，再在溶液中加盐酸，由于HCl易挥发，所以生成的二氧化碳中混有HCl，故A错误；
B．利用二者的沸点不同分离，混合气加压冷却，使CO₂液化，从而分离，故B正确；
C．用氨水吸收二氧化碳，剩下的是氢气，故C正确；
D．混合气先通入到石灰浆，然后高温煅烧固体，操作比较复杂，不容易实现，故D错误；
故答案为：BC；
（3）空气中的某些物质能是催化剂中毒，所以在空气进入合成塔之前必须对空气进行净化；实际生产过程中，常采用液化氨气，使氨气分离出来，促进平衡正移，提高反应物的转化率，
故答案为：净化；防止空气中某些杂质使催化剂中毒；液化氨气；
（4）合成氨的转化率较低，产物中有较多的原料气，循环使用；分离出的二氧化碳可以用来制备尿素；合理地利用资源不仅可以提高经济效益，而且也是对社会、对全人类负责的表现，故答案为：分离氨后的剩余气体可以循环利用，分离出的二氧化碳气体可用来合成尿素．

点评：本题考查了学生对工艺流程的理解，热化学方程式，物质的分离等，难度中等，关键是掌握整个制备流程原理，要求学生要有扎实的基础知识和灵活应用知识解决问题的能力．