【題目】氫氣作為清潔能源有著廣泛的應(yīng)用前景,含硫天然氣制備氫氣的流程如下。

請回答下列問題:

I.轉(zhuǎn)化脫硫:將天然氣壓入吸收塔,30℃時,在T.F菌作用下,酸性環(huán)境中脫硫過程示意圖如下。

(1)過程i的離子反應(yīng)方程式為_______________________。

(2)已知:①Fe3+pH=l.9時開始沉淀,pH=3.2時沉淀完全。

30℃時,在T.F菌作用下,不同pHFeSO4溶液中Fe2+的氧化速率如下表。

pH

0.7

1.1

1.5

1.9

2.3

2.7

Fe2+的氧化速/g·L-1·h-1

4.5

5.3

6.2

6.8

7.0

6.6

在轉(zhuǎn)化脫硫中,請在上表中選擇最佳pH范圍是_______<pH<_______,這樣選擇的原因是:____。

Ⅱ.蒸氣轉(zhuǎn)化:在催化劑的作用下,水蒸氣將CH4氧化。結(jié)合下圖回答問題。

(3)①該過程的熱化學(xué)方程式是___________。

②比較壓強(qiáng)P1p2的大小關(guān)系:P1________P2(選填“>”“<”“=”)。

③在一定溫度和一定壓強(qiáng)下的體積可變的密閉容器中充入1mol CH41mol的水蒸氣充分反應(yīng)達(dá)平衡后,測得起始時混合氣的密度是平衡時混合氣密度的1.4倍,若此時容器的體積為2L,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為______________(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

Ⅲ.CO變換:500℃時,CO進(jìn)一步與水反應(yīng)生成CO2H2。

Ⅳ.H2提純:將CO2H2分離得到H2的過程如示意圖

(4)①吸收池中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是______________。

②結(jié)合電極反應(yīng)式,簡述K2CO3溶液的再生原理:_____

【答案】H2S+2Fe3+=2Fe2++S↓+2H+ 1.5 1.9 此范圍既保證了Fe2+有較快的氧化速率又防止生成的Fe3+形成沉淀 CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH=+204kJ/mol > 0.48 CO32-+CO2+H2O=2HCO3- 陰極反應(yīng):2H2O2e=H2OH-,再發(fā)生HCO3-+OH-═CO32-+H2O,使K2CO32-再生

【解析】

1)過程i為硫化氫與硫酸鐵生成硫酸亞鐵、S,結(jié)合電荷守恒書寫可得;

2)已知Fe3+pH=1.9時開始沉淀,根據(jù)圖pH<1.5時,TF菌活性較低,據(jù)此可得;

3)①由圖可知,反應(yīng)為吸熱反應(yīng),H=2582kJ/mol-2378kJ/mol=+204kJ/mol,據(jù)此書寫;

②根據(jù)壓強(qiáng)對化學(xué)平衡的影響分析;

4)由圖可知,吸收池中二氧化碳與碳酸鉀溶液的反應(yīng)得到碳酸氫鉀,據(jù)此書寫。

I(1)根據(jù)圖可知過程i為硫化氫與硫酸鐵生成硫酸亞鐵、S,反應(yīng)為:H2S+2Fe3+=2Fe2++S↓+2H+;

故答案為:H2S+2Fe3+=2Fe2++S↓+2H+;

(2)由信息可知,當(dāng)pH>1.9時,Fe3+開始沉淀,導(dǎo)致Fe3+、Fe2+離子濃度均下降,降低反應(yīng)速率,pH<1.5時,TF菌活性較低,反應(yīng)速率慢,所以最佳范圍為1.51.9

故答案為:1.5;1.9;此范圍既保證了Fe2+有較快的氧化速率又防止生成的Fe3+形成沉淀;

.(3)①由圖可知,1mol甲烷、1mol水蒸氣生成1molCO3mol氫氣吸收熱量(25822378)kJ=204kJ,故熱化學(xué)方程式為:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH=+204kJ/mol

故答案為:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH=+204kJ/mol;

②該反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng),增大壓強(qiáng),平衡逆向移動,所以相同溫度下,壓強(qiáng)越大,甲烷的體積分?jǐn)?shù)越大,故P1>P2;

故答案為:>;

③在一定溫度和一定壓強(qiáng)下的體積可變的密閉容器中充入1molCH41mol的水蒸氣充分反應(yīng)達(dá)平衡后,測得起始時混合氣的密度是平衡時混合氣密度的1.4倍,密度之比等于氣體體積反比,等于氣體物質(zhì)的量的反比,若此時容器的體積為2L,設(shè)消耗甲烷物質(zhì)的量x,據(jù)此計算:

=1.4x=0.4mol,則平衡時各物質(zhì)的濃度分別為:c(CH4)=c(H2O)=0.3mol/Lc(CO)=0.2mol/L,c(H2)=0.6mol/L,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K==0.48,

故答案為:0.48

(4) ①由圖可知,吸收池中氫氣并未反應(yīng),二氧化碳被吸收進(jìn)入惰性電極電解池,即吸收池中為二氧化碳與碳酸鉀溶液的反應(yīng),離子方程式為:CO32-+CO2+H2O=2HCO3-

故答案為:CO32-+CO2+H2O=2HCO3-。

HCO3存在電離平衡:HCO3H++CO32,陰極H+放電濃度減小平衡右移,CO32-再生,陰極反應(yīng):2H2O2e=H2OH-,HCO3-+OH-═CO32-+H2O,使碳酸鉀溶液得以再生;
故答案為:陰極反應(yīng):2H2O2e=H2OH-,HCO3-+OH-═CO32-+H2O,使碳酸鉀溶液得以再生。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】t℃時,將2molSO21molO2通入體積為2L的恒溫恒容密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=-196.6kJ/mol。2min時反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡,此時測得反應(yīng)物O2還剩余0.8mol。請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?/span>

(1)下列敘述能證明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是(填標(biāo)號,下同)_________

A.容器內(nèi)壓強(qiáng)不再發(fā)生變化BSO2的體積分?jǐn)?shù)不再發(fā)生變化

C.容器內(nèi)氣體質(zhì)量不再發(fā)生變化D.容器內(nèi)氣體密度不再發(fā)生變化

(2)從反應(yīng)開始至達(dá)到化學(xué)平衡,生成SO3平均反應(yīng)速率為___________;反應(yīng)放出的熱量為_____kJ。

(3)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡后,以下操作將引起平衡向正反應(yīng)方向移動并能提高SO2轉(zhuǎn)化率的是______。

A.向容器中通入少量O2B.向容器中通入少量SO2C.使用催化劑D.降低溫度E.向容器中通入少量氦氣(已知氦氣和SO2、O2SO3都不發(fā)生反應(yīng))

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】A、B、CD、E分別是鐵或鐵的化合物。其中D是一種紅褐色沉淀。其相互反應(yīng)關(guān)系如圖所示:

根據(jù)如圖所示變化,按要求回答下列問題:

1)寫出A、E的化學(xué)式:A__E__;

2)寫出其中幾步反應(yīng)的化學(xué)方程式:

C→B___;

B→D___;

E→A___。

3C中加入NaOH溶液,看到的現(xiàn)象是__。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】元素及其化合物在化工、醫(yī)藥、材料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,回答下列問題:

(1)參照下圖 B、F 元素的位置,依據(jù)第二周期元素第一電離能的變化規(guī)律,用小黑點(diǎn)標(biāo)出 CN、O 三 種元素的相對位置。

(2)碳的一種單質(zhì)的結(jié)構(gòu)如圖(a)所示,則碳原子的雜化軌道類型為_________________ 。

(3)二鹵化鉛 PbX2 的熔點(diǎn)如圖(b)所示,可推斷:依 F、Cl、Br、I 次序,PbX2 中的化學(xué)鍵 的離子性_____( 填“增 強(qiáng)”、“ 不變”或“減弱”, 下 同 ), 共價性_____。

(4)NH3 F2 Cu 催化下可發(fā)生反應(yīng) 4NH3+3F2 NF3+3NH4F,化學(xué)方程式中的 5 種物質(zhì)所屬的晶體 類型有_____(填序號)。寫出基態(tài)銅原子的價電子排布式_____。

a.離子晶體 b.分子晶體 c.原子晶體 d.金屬晶體

(5)BF3 與一定量水形成(H2O)2·BF3 晶體 Q,Q 在一定條件下可轉(zhuǎn)化為 R晶體 R 中含有的化學(xué)鍵包 括_____

(6)水楊酸第一級電離形成離子,相同溫度下,水楊酸的 Ka2____________________________苯酚

()Ka(填“>”“ =”或“<),其原因是______________。

(7)碳的另一種單質(zhì) C60 可以與鉀形成低溫超導(dǎo)化合物,晶體結(jié)構(gòu)如圖(c)所示,K 位于立方體的棱上和 立方體的內(nèi)部,此化合物的化學(xué)式為____________;其晶胞參數(shù)為 1.4 nm,阿伏加德羅常數(shù)用 NA 表 示,則晶體的密度為________________g·cm-3。(只需列出式子)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】在25℃時,密閉容器中X、Y、Z三種氣體的初始濃度和平衡濃度如下表:

物質(zhì)

X

Y

Z

初始濃度/mol·L-1

0.1

0.2

0

平衡濃度/mol·L-1

0.05

0.05

0.1

下列說法錯誤的是

A. 反應(yīng)達(dá)到平衡時,X的轉(zhuǎn)化率為50%

B. 反應(yīng)可表示為X+3Y2Z

C. 增大壓強(qiáng)使平衡向生成Z的方向移動,平衡常數(shù)增大

D. 升高溫度平衡常數(shù)增大,則此反應(yīng)為吸熱反應(yīng)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】在兩個絕熱恒容的密閉容器中分別進(jìn)行下列兩個可逆反應(yīng):

甲:C(s)H2O(g) CO(g)H2(g)

乙:CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)

現(xiàn)有下列狀態(tài):

①混合氣體平均相對分子質(zhì)量不再改變

②氣體的總物質(zhì)的量不再改變

③各氣體組成濃度相等

④反應(yīng)體系中溫度保持不變

⑤斷裂氫氧鍵速率是斷裂氫氫鍵速率的2

⑥混合氣體密度不變

其中能表明甲、乙容器中反應(yīng)都達(dá)到平衡狀態(tài)的是

A. ①③B. ④⑤C. ③④D. ②⑥

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某固體粉末X中可能含有K2SO4、(NH42CO3、NaNO3 、K2SO3Cu2O、FeO、Fe2O3中幾種。為確定其組成,某同學(xué)進(jìn)行如下實驗:

已知: Cu2O+2H+= Cu2++Cu+ H2O

根據(jù)實驗過程及現(xiàn)象,下列說法正確的是

A.無色氣體A可用濕潤的藍(lán)色石蕊試紙檢驗

B.固體X中一定含有(NH42CO3、K2SO3、FeO

C.無色氣體E一定含有CO2,一定不含SO2.

D.固體X中可能含有Cu2O、Fe2O3

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列離子方程式正確的是(

A.用鋁粉和NaOH溶液反應(yīng)制取少量H2Al+2OH= AlO2+H2

B.過量鐵粉與一定量稀硝酸反應(yīng):Fe+4H++NO3=Fe3++NO↑+2H2O

C.澄清石灰水中加入過量NaHCO3溶液:Ca2++OH+HCO3=CaCO3↓+H2O

D.向苯酚鈉溶液中通入少量的CO2C6H5OCO2H2O→C6H5OHHCO3

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】元素單質(zhì)及其化合物有廣泛用途,請回答下列問題:

(1)第三周期元素中,鈉原子核外有_______種能量不同的電子;氯原子的最外層電子排布式為______________;由這兩種元素組成的化合物的電子式為__________。

(2)下列氣體能用濃硫酸干燥的是________。

A.NH3 B.HI C.SO2 D.CO2

(3)請用一個實驗事實說明鈉與鎂的金屬性強(qiáng)弱________________________________。

(4)KClO3可用于實驗室制O2,若不加催化劑,400 ℃時可分解生成兩種鹽,化學(xué)方程式為:KClO3  KCl+KClO4 (未配平),則氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為_________

(5)已知:

化合物

MgO

MgCl2

類型

離子化合物

離子化合物

熔點(diǎn)/℃

2800

714

工業(yè)上電解MgCl2制單質(zhì)鎂,而不電解MgO的原因是________________________________。

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