Question

煤合成天然气（SNG）的工艺过程如图所示。

（1）气化炉中生成的单质是_____。

（2）在气化炉中，煤炭中的碳发生了多个反应。

① 碳与氧气生成CO₂反应的基本反应类型为_____。

② 碳与水反应生成了CO，同时还有一种产物是_____。

（3）经变换炉反应后，产物中CO₂和H₂含量增加，CO含量降低，反应过程中化合价发生改变的元素有_____。

（4）合成天然气中的氢元素来自于原料中的_____。

Answer

H2 化合反应 H2 C、H 水/水蒸气

【解析】

在煤合成天然气（SNG）的工艺过程，往气化炉中加入煤炭，通入富氧空气、水蒸气，生成的二氧化碳、一氧化碳和氢气在通入后续合成炉中，生成合成天然气甲烷。

（1） 气化炉中生成的物质由CO2、CO、H2，其中属于单质的是H2。

（2）①碳和氧气反应生成一种物质，二氧化碳，符合“多变一”的原理，故属于化合反应。

②碳和水反应生成一氧化碳，根据质量守恒定律中反应前后元素种类不变，因此还剩余水中的氢元素，氢原子和氢原子结合构成氢分子，故另一种产物是氢气。

（3）变化炉中通入水蒸气后，继续发生的反应为一氧化碳和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气，因此其中化合价变化的元素有C元素和H元素，其中C元素由一氧化碳变为二氧化碳化合价升高，水中的氢反应后产生氢气，化合价降低。

（4）加入的原料有煤炭、富氧空气、水蒸气，其中只有水中含有氢元素，因此合成天然气中的氢元素来源于水蒸气。