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11.半水煤气是工业合成氨的原料气,其主要成分是H2、CO、CO2、N2和H2O(g).半水煤气经过下列步骤转化为合成氨的原料.

完成下列填空:
(1)半水煤气含有少量硫化氢.将半水煤气样品通入硝酸铅(或硫酸铜)溶液中(填写试剂名称),出现黑色沉淀,可以证明有硫化氢存在.
(2)半水煤气在铜催化下实现CO变换:CO+H2O$→_{△}^{Cu}$CO2+H2,若半水煤气中V(H2):V(CO):V(N2)=38:28:22,经CO变换后的气体中:V(H2):V(N2)=3:1.
(3)碱液吸收法是脱除二氧化碳的方法之一.已知:
Na2CO3K2CO3
20℃碱液最高浓度(mol/L)2.08.0
碱的价格(元/kg)1.259.80
若选择Na2CO3碱液作吸收液,其优点是价廉;缺点是吸收CO2能力差.如果选择K2CO3碱液作吸收液,用什么方法可以降低成本?碱液循环使用写出这种方法涉及的化学反应方程式.2KHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K2CO3+CO2↑+H2O
(4)以下是测定半水煤气中H2以及CO的体积分数的实验方案.取一定体积(标准状况)的半水煤气,经过下列实验步骤测定其中H2以及CO的体积分数.

①选用合适的无机试剂分别填入Ⅰ、Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ方框中.
②该实验方案中,步骤IV(选填“Ⅳ”或“Ⅴ”)可以确定半水煤气中H2的体积分数.

分析 (1)可以利用硫化氢与硝酸铅或硫酸铜等反应进行检验;
(2)反应中氮气体积不变,根据方程式计算生成氢气的体积,进而计算CO变换后的气体中氢气与氮气体积之比;
(3)碳酸钠比碳酸钾便宜,但碳酸钠溶液浓度比碳酸钾小,吸收二氧化碳的能力差;碳酸钾吸收二氧化碳生成碳酸氢钾,加热碳酸氢钾可以得到碳酸钾,再循环利用;
(4)①半水煤气中含有二氧化碳,首先利用碱液除去二氧化碳,干燥后再通过氧化铜反应,利用浓硫酸吸收产生的水蒸气,利用碱液吸收产生的二氧化碳,进而计算体积分数;
②氢气还原氧化铜生成水蒸气,浓硫酸吸收水蒸气.

解答 解:(1)将水煤气通入硝酸铅(或硫酸铜)溶液中,出现黑色沉淀,证明含有硫化氢,
故答案为:硝酸铅(或硫酸铜);黑色沉淀;
(2)若半水煤气中V(H2):V(CO):V(N2)=38:28:22,反应中氮气体积不变,根据方程式:CO+H2O$→_{△}^{Cu}$CO2+H2,可知经CO变换后的气体中V(H2):V(N2)=(38+28):22=3:1,
故答案为:3:1;
(3)碳酸钠比碳酸钾价格便宜,价廉,但碳酸钠溶液浓度比碳酸钾小,吸收二氧化碳的能力差;碳酸钾吸收二氧化碳生成碳酸氢钾,加热碳酸氢钾可以得到碳酸钾,再循环利用,反应方程式为:2KHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K2CO3+CO2↑+H2O,
故答案为:价廉;吸收CO2能力差;碱液循环使用;2KHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K2CO3+CO2↑+H2O;
(4)①半水煤气中含有二氧化碳,首先利用碱液除去二氧化碳,干燥后再通过氧化铜反应,利用浓硫酸吸收产生的水蒸气,利用碱液吸收产生的二氧化碳,进而计算体积分数,故流程图为:
故答案为:
②氢气还原氧化铜生成水蒸气,浓硫酸吸收水蒸气,故步骤IV可以确定半水煤气中H2的体积分数,
故答案为:IV.

点评 本题考查物质含量测定、气体检验、物质的分离提纯等,注意渗透实验中经济性,是对学生综合能力的考查.

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周期
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2
3
4
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