Question

利用天然气合成氨的工艺流程示意图如图1所示：

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______．
（2）K₂CO₃（aq）和CO₂反应在加压下进行，加压的理论依据是______（多选扣分）．
（a）相似相溶原理　（b）勒沙特列原理　（c）酸碱中和原理
（3）由KHCO₃分解得到的CO₂可以用于______（写出CO₂的一种重要用途）．
（4）整个流程有三处循环，一是Fe（OH）₃循环，二是K₂CO₃（aq）循环，请在图2中标出上述流程图第三处循环（循环方向、循环物质）．
（5）在一定温度和压强的密闭合成反应器中，H₂和N₂混合气体平均相对分子质量为8.5，当该反应达到平衡时，测出平衡混合气的平均式量为10，请计算此时H₂的转化率（写出计算过程）：．

Answer 1

解：（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，
故答案为：3H₂S+2Fe（OH）₃═Fe₂S₃+6H₂O；
（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，符合化学平衡移动原理，故答案为：b；
（3）二氧化碳可以和氢氧化钠反应生碳酸钠，固体二氧化碳干冰易升华可以做制冷剂，故答案为：生产纯碱（或作制冷剂等）；
（4）上述流程图第三处循环使用的物质是氮气和氢气，即，故答案为：；
（5）设充入气体总量为1mol，氮气为x，则氢气为（1-x）．
则有：28x+2（1-x）=8.5解得：N₂：x=0.25mol H₂：1mol-0.25mol=0.75mol
又设平衡时N₂转化y，则：
N₂ +3H₂?2NH₃
起始 0.25mol 0.75mol 0
变化 y 3y 2y
平衡 （0.25-y）mol （0.75-3y）mol 2ymol
则有：
解得：y=0.075mol
则氢气的转化率为：．
答：此时H₂的转化率为30%．
分析：（1）硫化氢是酸性气体，可以和碱发生中和反应生成盐和水；
（2）根据化学平衡移动原理来回答；
（3）利用二氧化碳的作用来回答；
（4）根据合成氨的原理可以推知循环使用的是氮气和氢气；
（5）根据化学方程式进行计算．
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．