Question

以天然气为原料合成氨是当下主流合成氨方式，其过程简示如下：

（1）甲烷脱硫的主要目的是                                                  。

（2）甲烷一次转化发生反应：CH₄(g)+H₂O(g) CO(g)+3H₂(g)   。

在20L的密闭容器中充入CH₄(g)、H₂O(g)各1mol,CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如图。压强P₁   （选填＞、＜、=）P₂；若3min后在150℃、压强为P₂时达到平衡，平均反应速率v(H₂)=          。

（3）传统的化学脱碳法是用热碳酸钾溶液洗气，用什么方法可以使洗气后的碳酸钾溶液再生以循环使用？                                                           。

铜洗能较彻底脱碳脱硫。醋酸亚铜溶于过量氨水形成的铜洗液，可吸收H₂S、O₂、CO、CO₂等，该铜洗液吸收CO₂的化学方程式：                                    。

（4）n(N₂) ：n(H₂)=1 : 3原料气进入合成塔，控制反应条件之外采取什么措施提高原料气利用率？                                                                    。

（5）NaCl、NaBr、NaI混合溶液中滴入AgNO₃溶液至c(Ag⁺)=0.07 mol·L^-1，溶液中浓度比

c(Cl^-)：c(Br^-)：c(I^-) =       ：       ：1。

	AgCl	AgBr	AgI
Ksp	2×10^-10	5×10^-13	1×10^-16

Answer

（15分）

（1）避免合成氨使用的催化剂中毒（2分）

（2）＞（2分）；【提示】温度和压强对该平衡转化率影响方向相反，从图上看出平衡转化率相同时上曲线（P1曲线）点温度较高，故压强P1也应较高。

0.03 mol·L-1·min-1（2分）

（3）加热使KHCO3分解成K2CO3. （2分）

“2KHCO3K2CO3 + CO2 + H2O”给满分

2 NH3·H2O + CO2 = (NH4)2CO3 + 2H2O（3分）

（4）循环使用分离氨气后剩余的氮气、氢气。（2分）

（5）2×106 5×103（2分）【提示】同一溶液c(Ag+)相同，故三种卤离子浓度之比等于相应的卤化银溶度积之比。

【解析】

试题分析：（1）合成氨中甲烷脱硫的主要目的是防止合成氨使用的催化剂中毒；

（2）根据图像，相同温度条件下，P1时CH4的平衡转化率小于P2时CH4的平衡转化率，结合方程式，增大压强平衡向逆反应方向移动，CH4的平衡转化率减小，故P1＞P2；根据图像，150℃、压强为P2时CH4的平衡转化率为0.6，即反应了0.6mol CH4，根据方程式，生成了1.8molH2，v(H2)== 0.03 mol·L-1·min-1；

（3）用热碳酸钾溶液洗气脱碳后生成了KHCO3，KHCO3受热容易分解生成K2CO3；铜洗液中含有醋酸亚铜和氨水，氨水显碱性，可以与CO2反应生成碳酸铵；

（4）当n(N2) ：n(H2)=1 : 3时合成氨，除了控制反应条件高温高压和催化剂外，为了提高原料气的利用率，可以采取的措施有：即时分离出氨气，循环使用分离氨气后剩余的氮气、氢气等；

（5）同一溶液c(Ag+)相同，故三种卤离子浓度之比等于相应的卤化银溶度积之比。根据溶度积可知，c(Cl-)：c(Br-)：c(I-) =2×10-10：5×10-13：1×10-16=2×106：5×103：1。

考点：考查了合成氨工业中的相关知识。