四川有豐富的天然氣資源.某化工廠以天然氣為原料合成氨的工藝流程示意圖如下:
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依據(jù)上述流程,完成下列填空:
(1)整個(gè)流程有三個(gè)循環(huán):一是K2CO3(aq)循環(huán),二是N2和H2循環(huán),第三個(gè)循環(huán)中被循環(huán)的物質(zhì)是
 

(2)脫硫過(guò)程中,若有nmol Fe2O3?H2O轉(zhuǎn)化,則生成S的物質(zhì)的量為
 
mol(用含n的代數(shù)式表示).
(3)圖中CH4的第二次轉(zhuǎn)化過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為
 

(4)在合成氨的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,常采取的措施之一是:將生成的氨從混合氣體中及時(shí)分離出來(lái),并將分離出氨后的氮?dú)夂蜌錃庋h(huán)利用,同時(shí)補(bǔ)充氮?dú)夂蜌錃猓?qǐng)運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的觀點(diǎn)說(shuō)明采取這些措施的理由:
 

(5)改用過(guò)量NaOH溶液吸收天然氣中的硫化氫,以石墨作電極電解吸收后所得溶液可回收硫,其電解總反應(yīng)方程式(忽略氧氣的氧化還原)為
 

(6)若工業(yè)生產(chǎn)中以a g氨氣和足量的空氣為原料(不考慮空氣中N2的反應(yīng))最大限度的制取NH4NO3,經(jīng)過(guò)一系列轉(zhuǎn)化后,再向反應(yīng)后的混合物中加入bg水,得到密度為d g/mL的NH4NO3溶液,理論上該溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度可能的最大值為
 
mol/L.
分析:(1)根據(jù)生產(chǎn)流程圖中所涉及的物質(zhì)的來(lái)源和去向回答;
(2)根據(jù)H2S能與Fe2O3?H2O反應(yīng):3H2S+Fe2O3?H2O=2FeS+S+4H2O來(lái)計(jì)算;
(3)根據(jù)工藝流程示意圖可知CH4的第一次轉(zhuǎn)化過(guò)程中生成了CO和H2
(4)將氨分離出來(lái),可減少生成物濃度,化學(xué)平衡正向移動(dòng);補(bǔ)充氮?dú)夂蜌錃猓龃笊晌餄舛,利于增大反?yīng)速率;
(5)根據(jù)NaOH溶液吸收天然氣中的硫化氫生成Na2S,電解時(shí)陽(yáng)極硫離子放電生成單質(zhì)硫,陰極氫離子放電生成氫氣;
(6)依據(jù)題意,最大程度的生成硝酸銨,結(jié)合方程式求出氨氣催化氧化的物質(zhì)的量,計(jì)算出生成硝酸銨的物質(zhì)的量濃度.
解答:解:(1)由工藝流程示意圖可知第三個(gè)循環(huán)中被循環(huán)物質(zhì)是Fe2O3?H2O循環(huán),故答案為:Fe2O3?H2O;
(2)由H2S能與Fe2O3?H2O反應(yīng):3H2S+Fe2O3?H2O=2FeS+S+4H2O可知,有nmolFe2O3?H2O轉(zhuǎn)化,生成S的物質(zhì)的量為nmol,故答案為:n;
(3)CH4的第一次轉(zhuǎn)化過(guò)程中生成了CO和H2,方程式為CH4+H2O?CO+3H2,故答案為:CH4+H2O?CO+3H2
(4)在合成氨的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,采取的措施之一是:將生成的氨從混合氣體中及時(shí)分離出來(lái),并將分離出氨后的氮?dú)夂蜌錃庋h(huán)利用,同時(shí)補(bǔ)充氮?dú)夂蜌錃,增大氫氣和氮(dú)獾臐舛扔欣谠龃蠓磻?yīng)速率;增大氫氣和氮?dú)鉂舛,減少氨氣濃度有利于平衡正向進(jìn)行,
故答案為:增大氮?dú)夂蜌錃獾臐舛扔欣谠龃蠓磻?yīng)速率;減小氨氣的濃度,增大氮?dú)夂蜌錃獾臐舛染欣谄胶庀蛘磻?yīng)方向移動(dòng);
(5)NaOH溶液吸收天然氣中的硫化氫生成Na2S,電解時(shí)陽(yáng)極硫離子放電生成單質(zhì)硫,陰極氫離子放電生成氫氣,電解總反應(yīng)方程式為:Na2S+2H2O
 通電 
.
 
2NaOH+S+H2↑,
故答案為:Na2S+2H2O
 通電 
.
 
2NaOH+S+H2↑;
(6)設(shè)
a
17
 mol NH3中有x mol用于生產(chǎn)硝酸,其余(
a
17
-x) mol NH3跟生成的硝酸恰好完全反應(yīng)生成NH4NO3
由4NH3+5O2═4NO+6H2O,4NO+3O2+2H2O═4HNO3
 NH3~NO~HNO3                       NH3 +HNO3 ═NH4NO3
x mol    x mol   x mol                          (
a
17
-x)mol       x mol    
依題意,最大程度制取NH4NO3,則應(yīng)該滿足(
a
17
-x)=x,
解得 x=
a
34

所以,硝酸的物質(zhì)的量濃度是:c(NH4NO3)═
n
V
=
n(硝酸銨)
m(硝酸銨)+m(水)
ρ
×10-3
=
a
34
a
34
×80+b
d
×10-3
=
500ad
40a+17b
mol/Lmol?L-1,
故答案為:
500ad
40a+17b
點(diǎn)評(píng):本題是一道化學(xué)和工業(yè)生成相結(jié)合的題目,涉及到氧化還原反應(yīng)、方程式的書(shū)寫、化學(xué)平衡移動(dòng)、電解原理,根據(jù)方程式的計(jì)算等,考查學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力,難度中等.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

29.

    四川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(zhuǎn)化步驟及生成物未列出):

請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻祝?/p>

(1)已知0.5 mol甲烷與0.5 mol水蒸汽在t ℃、p kPa時(shí),完全反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣(合成氣),吸收了a kJ熱量,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是:                。

(2)在合成氨的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,常采取的措施之一是:將生成的氨從混合氣體中及時(shí)分離出來(lái),并將分離出氨后的氮?dú)夂蜌錃庋h(huán)利用,同時(shí)補(bǔ)充氮?dú)夂蜌錃猓?qǐng)運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的觀點(diǎn)說(shuō)明采取該措施的理由:                。

(3)當(dāng)甲烷合成氨氣的轉(zhuǎn)化率為75%時(shí),以5.60×107 L甲烷為原料能夠合成:      L氨氣。(假設(shè)體積均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)定)

(4)已知尿素的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為請(qǐng)寫出兩種含有碳氧雙鍵的尿素的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:

     ①                       ;②                       。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:2012年人教版高中化學(xué)選修2 1.2人工固氮技術(shù)-合成氨練習(xí)卷(解析版) 題型:填空題

四川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(zhuǎn)化步驟及生成物未列出):

請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻祝?/p>

(1)已知0.5 mol甲烷和0.5 mol水蒸氣在t ℃,p k Pa時(shí),完全反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣(合成氣),吸收了a kJ熱量。該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是:       _____________    

(2)在合成氨的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,常采取的措施之一是:將生成的氨從混合氣體中即使分離出來(lái),并將分離出氨后的氮?dú)夂蜌錃庋h(huán)利用,同時(shí)補(bǔ)充氮?dú)夂蜌錃。?qǐng)應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的觀點(diǎn)說(shuō)明采取該措施的理由:            _____________________ 

(3)當(dāng)甲烷合成氨氣的轉(zhuǎn)化率為75%時(shí),以5.60×107 L甲烷為原料能夠合成                       L 氨氣。(假設(shè)體積均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)定)

(4)已知尿素的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為,請(qǐng)寫出兩種含有碳氧雙鍵的尿素的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:①                      ,②                        。

 

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:陜西省模擬題 題型:填空題

四川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(zhuǎn)化步驟及生成物未列出): 請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻祝?/div>
(1)已知0.5 mol甲烷和0.5 mol水蒸氣在t ℃,p k Pa時(shí),完全反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣(合成氣),吸收了a kJ熱量。該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是:____________。
(2)在合成氨的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,常采取的措施之一是:將生成的氨從混合氣體中即時(shí)分離出來(lái),并將分離出氨后的氮?dú)夂蜌錃庋h(huán)利用,同時(shí)補(bǔ)充氮?dú)夂蜌錃。?qǐng)應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的觀點(diǎn)說(shuō)明采取該措施的理由:_______________。
(3)當(dāng)甲烷合成氨氣的轉(zhuǎn)化率為75%時(shí),以5.60×107 L甲烷為原料能夠合成______________L 氨氣。(假設(shè)體積均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)定)
(4)已知尿素的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為:請(qǐng)寫出兩種含有碳氧雙鍵 的尿素的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:①________________ ,②_____________ 。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:同步題 題型:填空題

四川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(zhuǎn)化步驟及生成物未列出):
請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻祝?BR>(1)已知0.5 mol甲烷和0.5 mol水蒸氣在t ℃,p k Pa時(shí),完全反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣(合成氣),吸收了a kJ熱量。該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是:______________________________ 。
(2)在合成氨的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,常采取的措施之一是:將生成的氨從混合氣體中即使分離出來(lái),并將分離出氨后的氮?dú)夂蜌錃庋h(huán)利用,同時(shí)補(bǔ)充氮?dú)夂蜌錃。?qǐng)應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的觀點(diǎn)說(shuō)明采取該措施的理由:___________________________________ 。
(3)當(dāng)甲烷合成氨氣的轉(zhuǎn)化率為75%時(shí),以5.60×107 L甲烷為原料能夠合成____________ L 氨氣。(假設(shè)體積均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)定)
(4)已知尿素的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為,請(qǐng)寫出兩種含有碳氧雙鍵的尿素的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:①__________________ ,②_______________________ 。

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