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下图所示(图中某些转化步骤及生成物未列出)：

请填写下列空白：

(1)已知0.5 mol甲烷和0.5 mol水蒸气在t ℃、p kPa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，请用线段和箭头画出图中的两处合理利用资源情况。

Answer

(1)CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋2a kJ·mol－1

(2)BC

(3)净化 防止空气中某些杂质使催化剂中毒 液化氨(或分离液态氨)

(4)由分离氨的框用箭头指向合成氨框，分离二氧化碳框指向合成尿素框。

【解析】(1)由于1 mol CH4与1 mol H2O反应时吸收的热量为2a kJ，由此书写热化学方程式。

(2)分离的原则是不引入新杂质，A中加入盐酸后产生的CO2中又混有HCl杂质，而C中产生的铵盐受热分解产生CO2同时又产生NH3，二者可合成尿素，NH3并非杂质气体。D项消耗大量能源，不经济。

(3)由于合成氨工业中的催化剂易中毒，所以合成气须净化，以免引起催化剂中毒，根据氨易液化的特点，常用分离液态氨法来实现原料的循环利用。

(4)合理利用资源，就是将产生的没有参加反应的物质又补充到反应中去。