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    15．工业上有一种利用天然气合成氨的工艺，流程示意图如图：
    依据上述流程，完成下列填空：
    （1）天然气脱硫时的化学方程式是3H2S+2Fe（OH）3═Fe2S3+6H2O；得到单质硫的化学方程式是2Fe2S3+6H2O+3O2=4Fe（OH）3+6S；
    （2）为使K2CO3（aq）和CO2充分反应温度与压强应当如何控制，为什么？低温高压，有利于增大二氧化碳的溶解；
    （3）流程中有三处循环，分别是氢氧化铁、碳酸钾、合成氨时未反应完的氮气和氢气；
    （4）碳酸氢钾分解得到的CO2可用于制干冰，制碱；
    （5）一次转化后CO所占体积比是22.5%；
    （6）合成氨生产主要设备有压缩机、合成塔、热交换器、水冷器、氨冷器、氨分离器（填写其中三个即可）．

    分析 根据工艺流程示意图可知CH4的第一次转化过程中生成了CO和H2；三硫化二铁和水之间反应可以得到氢氧化铁和硫单质，氢氧化铁可以参与循环使用；向饱和碳酸钾溶液中通入二氧化碳，会产生溶解度更小的碳酸氢钾的晶体，碳酸氢钾受热分解得到碳酸钾和水以及二氧化碳，碳酸钾可以参与循环使用；氮气和氢气之间反应可以得到氨气，属于可逆反应，剩余的氮气和氢气可以循环使用；
    （1）硫化氢是酸性气体，可以和碱氢氧化铁发生中和反应；三硫化二铁和水之间反应可以得到氢氧化铁和硫单质；
    （2）K2CO3（aq）和CO2反应生成碳酸氢钾，增大压强，化学平衡向右进行，低温可以增大二氧化碳的溶解；
    （3）上述流程图三处循环使用的物质是氮气和氢气、氢氧化铁、碳酸钾；
    （4）二氧化碳的应用：制干冰，制碱；
    （5）根据甲烷和水蒸气之间的反应CH4+H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO+3H2来计算即可；
    （6）根据合成氨工业原理结合流程中使用设备来回答．

    解答 解：据工艺流程示意图可知CH4的第一次转化过程中生成了CO和H2；三硫化二铁和水之间反应可以得到氢氧化铁和硫单质，氢氧化铁可以参与循环使用；向饱和碳酸钾溶液中通入二氧化碳，会产生溶解度更小的碳酸氢钾的晶体，碳酸氢钾受热分解得到碳酸钾和水以及二氧化碳，碳酸钾可以参与循环使用；氮气和氢气之间反应可以得到氨气，属于可逆反应，剩余的氮气和氢气可以循环使用；
    （1）硫化氢是酸性气体，可以和碱氢氧化铁发生中和反应：3H2S+2Fe（OH）3=Fe2S3+6H2O，得到单质硫的化学方程式是2Fe2S3+6H2O+3O2=4Fe（OH）3+6S；
    故答案为：3H2S+2Fe（OH）3═Fe2S3+6H2O；2Fe2S3+6H2O+3O2=4Fe（OH）3+6S；
    （2）K2CO3（aq）和CO2反应生成碳酸氢钾，增大压强，化学平衡向右进行，低温可以增大二氧化碳的溶解，故答案为：低温高压，有利于增大二氧化碳的溶解；
    （3）上述流程图三处循环使用的物质是氮气和氢气、氢氧化铁、碳酸钾，故答案为：氢氧化铁、碳酸钾、合成氨时未反应完的氮气和氢气；
    （4）碳酸氢钾分解得到的CO2可用于制干冰，制碱，故答案为：制干冰，制碱；
    （5）甲烷和水蒸气之间的反应CH4+H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO+3H2，一氧化碳和氢气占90%，设CO体积是x，则x+3x=90%，解得x=0.225，所以一次转化后CO所占体积比是22.5%，故答案为：22.5%；
    （6）合成氨生产主要设备有压缩机、合成塔、热交换器、水冷器、氨冷器、氨分离器，故答案为：压缩机、合成塔、热交换器、水冷器、氨冷器、氨分离器（填写其中三个即可）．

    点评 本题是一道化学和工业生成相结合的题目，考查学生分析和解决问题的能力，难度较大．

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
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    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    19．下列药品，在空气中既不易被氧化，也不易分解，且可以用无色玻璃瓶存放的是（　　）
    A．氯水B．钠C．浓硝酸D．浓盐酸

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    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    6．用如图所示装置证明浓硫酸的强氧化性，并检验产物的性质．请回答：

    （1）装置①中反应的化学方程式Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O．
    （2）装置②中的现象是品红褪色．
    （3）装置③中的现象可证明SO2有氧化性．
    （4）装置④中反应的离子方程式5SO2+2MnO4-+2H2O═4H++Mn2++5SO42-．
    （5）装置⑤的作用是吸收尾气．

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    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    3．下图为铜丝与浓硫酸反应并验证其产物性质的实验装置．

    （1）①中反应的化学方程式是Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O．其中铜发生了氧化（填“氧化”或“还原”）反应，判断依据为Cu元素化合价升高．
    （2）浓硫酸在此反应中体现了酸性和氧化性．
    （3）②中饱和NaHSO3溶液的作用是除去①中挥发出的硫酸．加热一段时间后，③中溶液依然澄清，④中溶液褪色．想要立即终止铜与硫酸的反应，最恰当的方法是a．
    a．上移铜丝，使其脱离硫酸     b．撤去酒精灯    c．拔去橡胶塞倒出硫酸
    （4）反应停止后，待装置冷却，向③中溶液加入NaOH溶液，观察到的现象是生成白色沉淀．
    （5）④中棉花团的作用是吸收二氧化硫．
    （6）若将浓硫酸与铜反应后产生的气体通入图二的装置中则反应后，装置B中发生的现象是氯水褪色，反应的化学方程式为SO2+Cl2+2H2O═2HCl+H2SO4；装置C中的现象是高锰酸钾褪色，表现了SO2的还原性；装置D中现象是生成浅黄色沉淀，表现了SO2的氧化性．

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    科目：高中化学 来源： 题型：实验题

    10．绿矾（FeSO4•7H2O）是治疗缺铁性贫血药品的重要成分．下面是以市售铁屑（含少量锡、氧化铁等杂质）为原料生产纯净绿矾的一种方法：

    25℃时pH[]
    饱和H2S溶液3.9
    SnS沉淀完全1.6
    FeS开始沉淀3.0
    FeS沉淀完全5.5
    查询资料，得有关物质的相关数据如表：
    （1）操作Ⅱ中，通入硫化氢至饱和的目的是除去溶液中的Sn2+；在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是防止Fe2+生成沉淀，并防止Fe2+被氧化．
    （2）滤渣Ⅱ的主要成分是SnS．
    （3）操作Ⅳ得到的绿矾晶体用少量冰水此空删去洗涤，其目的是：此空删去
    ①除去晶体表面附着的硫酸等杂质；②降低洗涤过程中FeSO4•7H2O的损耗．
    （4）测定绿矾产品中Fe2+含量的方法是：
    a．称取2.850g绿矾产品，溶解，在250mL容量瓶中定容；
    b．量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；
    c．用硫酸酸化的0.010 00mol•L-1 KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00mL．
    ①滴定时盛放KMnO4溶液的仪器为酸式滴定管（填仪器名称）．
    ②判断此滴定实验达到终点的方法是滴加最后一滴KMnO4溶液时，溶液变成浅红色且半分钟内不褪色．
    ③计算上述样品中FeSO4•7H2O的质量分数为97.5%．

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    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    20．已知有反应：2A（g）+B（g）$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$3C（g）；△H＜0，在恒容的密闭容器中，通入A和B气体，反应达到平衡后，若仅改变图中x的值，则y随x变化趋势合理的是（　　）
    选项XY 
    A温度容器内混合气体的密度
    BA的物质的量B的转化率
    C催化剂的质量C的体积分数
    D加入Ar的物质的量逆反应速率
    A．AB．BC．CD．D

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    科目：高中化学 来源： 题型：多选题

    7．N2O5是一种新型硝化剂，在一定温度下向密闭容器中通入N2O5气体，发生如下反应：2N2O5（g）?4NO2（g）+O2（g）△H＞0．部分实验数据见表：
     时间/s0 500 1000 1500 
     c（N2O5）/mol•L-1 5.003.52 2.50  2.50
    下列说法中不正确的是（　　）
    A．500 s内N2O5分解速率为296×10-3mol•L-1•s-1
    B．该温度下的反应平衡时N2O5的转化率为29.6%
    C．1000s后，其它条件不变，将容器的体积压缩到原来的$\frac{1}{2}$，则c（N2O5）＜5.00mol/L
    D．反应达平衡后，其他条件不变，升高温度平衡常数将增大

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    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    4．已知：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H＜0．其它条件不变的情况下，下列有关该反应的说法中正确的是（　　）
    A．升高温度可以提高CO的转化率
    B．加入催化剂能提高CO的转化率
    C．缩小反应器容积可以使平衡正向移动
    D．再充入适量H2，该反应平衡常数的数值会增大

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    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    5．已知反应：
    ①101kPa时，2C（s）+O2（g）═2CO（g）；△H=-221kJ/mol
    ②稀溶液中，H+（aq）+OHˉ（aq）═H2O（l）；△H=-57.3kJ/mol．
    下列结论正确的是（　　）
    A．碳的燃烧热小于110.5 kJ/mol
    B．①的反应热为221 kJ/mol
    C．浓硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为-57.3 kJ/mol
    D．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水，放出的热量小于57.3 kJ

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