Question

我國有豐富的天然氣資源。以天然氣為原料合成尿素的主要步驟如下圖所示(圖中某些轉化步驟及生成物未列出)：

 

請填寫下列空白：

(1)已知0.5 mol甲烷和0.5 mol水蒸氣在t ℃、p kPa時，完全反應生成一氧化碳和氫氣(合成氣)，吸收了a kJ熱量。該反應的熱化學方程式是___________。

(2)上述流程中，工業上分離H2、CO2合理的方法是_____________________。

A．混合氣先通入氫氧化鈉溶液，再在溶液中加鹽酸

B．混合氣加壓冷卻，使CO2液化

C．混合氣用氨水洗滌

D．混合氣先通入到石灰漿，然后高溫煅燒固體

(3)為了保證氨氣順利合成，在空氣進入合成塔之前必須對空氣進行________，目的是________________；

在合成氨的實際生產過程中，常采取將生成的氨從混合氣體中分離出來，分離出氨的方法：________________。

(4)合理地利用資源不僅可以提高經濟效益，而且也是對社會、對全人類負責的表現，請用線段和箭頭畫出圖中的兩處合理利用資源情況。

 

Answer 1

(1)CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋2a kJ·mol－1

(2)BC

(3)凈化　防止空氣中某些雜質使催化劑中毒　液化氨(或分離液態氨)

(4)由分離氨的框用箭頭指向合成氨框，分離二氧化碳框指向合成尿素框。

【解析】(1)由于1 mol CH4與1 mol H2O反應時吸收的熱量為2a kJ，由此書寫熱化學方程式。

(2)分離的原則是不引入新雜質，A中加入鹽酸后產生的CO2中又混有HCl雜質，而C中產生的銨鹽受熱分解產生CO2同時又產生NH3，二者可合成尿素，NH3并非雜質氣體。D項消耗大量能源，不經濟。

(3)由于合成氨工業中的催化劑易中毒，所以合成氣須凈化，以免引起催化劑中毒，根據氨易液化的特點，常用分離液態氨法來實現原料的循環利用。

(4)合理利用資源，就是將產生的沒有參加反應的物質又補充到反應中去。