Question

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N₂和H₂。

（1）在使用铜催化剂和加热条件下，半水煤气主要成分间发生反应实现了 CO 变换，其化学方程式为：________。

（2）吸收法是脱除CO₂的方法之一。已知：

溶质	Na2CO3	K2CO3
20℃1L饱和溶液中溶质的物质的量mol	2.0	8.0
溶质价格（元/kg）	1.25	9.80

若选择Na₂CO₃溶液作吸收液，其优点是_；缺点是_。如果选择K₂CO₃溶液作吸收液，用某种方法可以降低成本，写出这种方法涉及的化学方程式：_。

（3）将一定体积半水煤气依次通过装置Ⅰ~Ⅴ（最后通入氮气确保反应、吸收完全），可以 测定其中H₂以及 CO 的物质的量。

可供选用的装置如下所示（省略夹持仪器）：

为装置Ⅰ～Ⅴ选择合适的装置与试剂：

装置	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ
a	a	_	_	b
试剂	_	浓硫酸	CuO	_	_

装置Ⅰ、Ⅱ的作用是____________。要确定半水煤气中H₂物质的量，应测量的数据是______。

Answer

价格便宜 吸收二氧化碳的能力差 氢氧化钠溶液 c b 无水硫酸铜 氢氧化钠固体 除去半水煤气中的二氧化碳和水蒸气 装置Ⅳ增加的质量

【解析】

（1）在使用铜催化剂和加热条件下，半水煤气主要成分一氧化碳与水反应生成二氧化碳和氢气，实现了 CO 变换，其化学方程式为：。

（2）碳酸钠比碳酸钾价格便宜，但饱和溶液条件下，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，同时生成水和二氧化碳，再循环利用，反应方程式为：。

（3）先要用氢氧化钠溶液除去半水煤气中的二氧化碳，然后干燥，通过灼热的氧化铜，氢气与灼热的氧化铜反应生成铜和水，一氧化碳与灼热的氧化铜反应生成铜和二氧化碳，再通过无水硫酸铜吸收生成的水，最后用氢氧化钠固体吸收生成的二氧化碳，通过测定生成得到水和二氧化碳的质量，来确定半水煤气中H2以及CO的物质的量；故有：

装置

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

Ⅴ

a

a

c

b

b

试剂

氢氧化钠溶液

浓硫酸

CuO

无水硫酸铜

氢氧化钠固体

装置Ⅰ、Ⅱ的作用是除去半水煤气中的二氧化碳和水蒸气。要确定半水煤气中H2物质的量，应测量的数据是装置Ⅳ增加的质量。