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)：

填写下列空白：

(1)已知0.5 mol甲烷和0.5 mol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)CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H=+2a kJ/mol 

(2)B C

(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)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

【解析】(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，热化学方程式是CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H=+2a kJ/mol。

(2)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，A错；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，B正确；用氨水吸收二氧化碳，剩下的是氢气，C正确；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，D错；选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。

(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。