Question

11．半水煤气是工业合成氨的原料气，其主要成分是H₂、CO、CO₂、N₂和H₂O（g）．半水煤气经过下列步骤转化为合成氨的原料．

完成下列填空：
（1）半水煤气含有少量硫化氢．将半水煤气样品通入硝酸铅（或硫酸铜）溶液中（填写试剂名称），出现黑色沉淀，可以证明有硫化氢存在．
（2）半水煤气在铜催化下实现CO变换：CO+H₂O$→_{△}^{Cu}$CO₂+H₂，若半水煤气中V（H₂）：V（CO）：V（N₂）=38：28：22，经CO变换后的气体中：V（H₂）：V（N₂）=3：1．
（3）碱液吸收法是脱除二氧化碳的方法之一．已知：

	Na2CO3	K2CO3
20℃碱液最高浓度（mol/L）	2.0	8.0
碱的价格（元/kg）	1.25	9.80

若选择Na₂CO₃碱液作吸收液，其优点是价廉；缺点是吸收CO₂能力差．如果选择K₂CO₃碱液作吸收液，用什么方法可以降低成本？碱液循环使用写出这种方法涉及的化学反应方程式．2KHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂CO₃+CO₂↑+H₂O
（4）以下是测定半水煤气中H₂以及CO的体积分数的实验方案．取一定体积（标准状况）的半水煤气，经过下列实验步骤测定其中H₂以及CO的体积分数．

①选用合适的无机试剂分别填入Ⅰ、Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ方框中．
②该实验方案中，步骤IV（选填“Ⅳ”或“Ⅴ”）可以确定半水煤气中H₂的体积分数．

Answer 1

分析 （1）可以利用硫化氢与硝酸铅或硫酸铜等反应进行检验；
（2）反应中氮气体积不变，根据方程式计算生成氢气的体积，进而计算CO变换后的气体中氢气与氮气体积之比；
（3）碳酸钠比碳酸钾便宜，但碳酸钠溶液浓度比碳酸钾小，吸收二氧化碳的能力差；碳酸钾吸收二氧化碳生成碳酸氢钾，加热碳酸氢钾可以得到碳酸钾，再循环利用；
（4）①半水煤气中含有二氧化碳，首先利用碱液除去二氧化碳，干燥后再通过氧化铜反应，利用浓硫酸吸收产生的水蒸气，利用碱液吸收产生的二氧化碳，进而计算体积分数；
②氢气还原氧化铜生成水蒸气，浓硫酸吸收水蒸气．

解答 解：（1）将水煤气通入硝酸铅（或硫酸铜）溶液中，出现黑色沉淀，证明含有硫化氢，
故答案为：硝酸铅（或硫酸铜）；黑色沉淀；
（2）若半水煤气中V（H₂）：V（CO）：V（N₂）=38：28：22，反应中氮气体积不变，根据方程式：CO+H₂O$→_{△}^{Cu}$CO₂+H₂，可知经CO变换后的气体中V（H₂）：V（N₂）=（38+28）：22=3：1，
故答案为：3：1；
（3）碳酸钠比碳酸钾价格便宜，价廉，但碳酸钠溶液浓度比碳酸钾小，吸收二氧化碳的能力差；碳酸钾吸收二氧化碳生成碳酸氢钾，加热碳酸氢钾可以得到碳酸钾，再循环利用，反应方程式为：2KHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂CO₃+CO₂↑+H₂O，
故答案为：价廉；吸收CO₂能力差；碱液循环使用；2KHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
（4）①半水煤气中含有二氧化碳，首先利用碱液除去二氧化碳，干燥后再通过氧化铜反应，利用浓硫酸吸收产生的水蒸气，利用碱液吸收产生的二氧化碳，进而计算体积分数，故流程图为：，
故答案为：；
②氢气还原氧化铜生成水蒸气，浓硫酸吸收水蒸气，故步骤IV可以确定半水煤气中H₂的体积分数，
故答案为：IV．

点评 本题考查物质含量测定、气体检验、物质的分离提纯等，注意渗透实验中经济性，是对学生综合能力的考查．