Question

下图是工业上以天然气、空气为原料合成氨的一种工艺流程：

（1）脱硫反应第一步是利用Fe(OH)₃除去H₂S，该反应的化学方程式是____________。

（2）脱硫反应第二步是利用空气氧化回收硫，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_________，下列试剂中也适宜作此反应的氧化剂的是________（填选项）。

A．Cl₂       B．H₂O₂        C．KMnO₄        D．O₃

（3）流程中Fe(OH)₃和K₂CO₃可循环利用，你认为流程中还可循环利用的物质有_______。

（4）合成氨反应的原料气中V(N₂)∶V(H₂)=1∶3。平衡混合物中氨的含量与温度、压强的关系如下图所示：

则A、B、C三点对应的化学平衡常数K_A、K_B、K_C的关系是___________（用“>”、“<”或“=”表示）；A点H₂的平衡转化率为________。

Answer

3H2S + 2Fe(OH)3Fe2S3 + 6H2O 3︰2 B、D N2 和H2 KA>KB =KC 66.7%

【解析】（1）由流程可知，利用Fe（OH）3与H2S反应生成硫化铁和水从而除去H2S，反应方程式为： 3H2S + 2Fe(OH)3＝Fe2S3 + 6H2O；（2）由流程利用空气中氧气氧化硫化铁生成硫单质，氧化剂氧气得4e-，还原剂硫化铁失2×3=6e-，根据得失电子守恒，则氧化剂与还原剂的物质的量之比3：2；因为氯气有毒，KMnO4 会引入新的杂质，所以适宜作此反应的氧化剂的是H2O2和O3，答案选BD；（3）因为合成氨气的反应为可逆反应，不能完全转化，所以除流程中Fe（OH）3和K2CO3可循环利用之外，还可循环利用的物质有N2 和H2；（4）因为平衡常数只随温度变化，图象变化趋势可知随温度升高，氨气含量减小，说明反应逆向进行，所以温度越高平衡常数越小，又A、B、C三点温度为B=C＞A，所以A、B、C三点对应的化学平衡常数KA、KB、KC的关系是KA＞KB=KC；V（N2）：V（H2）=1：3，又A点氨气平衡含量为50%，所以设氮气转化为x，则

N2+3H22NH3

开始 1 3 0

转化 x 3x 2x

平衡1-x 3-3x 2x

则2x/(1−x+3−3x+2x)×100%=50%，解得x=2/3，所以H2的转化率=2/3×100%=66.7%。