Question

【題目】下圖是工業上以天然氣、空氣為原料合成氨的一種工藝流程：

（1）脫硫反應第一步是利用Fe(OH)3除去H2S，該反應的化學方程式是____________。

（2）脫硫反應第二步是利用空氣氧化回收硫，該反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為_________，下列試劑中也適宜作此反應的氧化劑的是________（填選項）。

A．Cl2 B．H2O2 C．KMnO4 D．O3

（3）流程中Fe(OH)3和K2CO3可循環利用，你認為流程中還可循環利用的物質有_______。

（4）合成氨反應的原料氣中V(N2)∶V(H2)=1∶3。平衡混合物中氨的含量與溫度、壓強的關系如下圖所示：

則A、B、C三點對應的化學平衡常數KA、KB、KC的關系是___________（用“>”、“<”或“=”表示）；A點H2的平衡轉化率為________。

Answer 1

【答案】 3H2S + 2Fe(OH)3Fe2S3 + 6H2O 3︰2 B、D N2 和H2 KA>KB =KC 66.7%

【解析】（1）由流程可知，利用Fe（OH）3與H2S反應生成硫化鐵和水從而除去H2S，反應方程式為： 3H2S + 2Fe(OH)3＝Fe2S3 + 6H2O；（2）由流程利用空氣中氧氣氧化硫化鐵生成硫單質，氧化劑氧氣得4e-，還原劑硫化鐵失2×3=6e-，根據得失電子守恒，則氧化劑與還原劑的物質的量之比3：2；因為氯氣有毒，KMnO4 會引入新的雜質，所以適宜作此反應的氧化劑的是H2O2和O3，答案選BD；（3）因為合成氨氣的反應為可逆反應，不能完全轉化，所以除流程中Fe（OH）3和K2CO3可循環利用之外，還可循環利用的物質有N2 和H2；（4）因為平衡常數只隨溫度變化，圖象變化趨勢可知隨溫度升高，氨氣含量減小，說明反應逆向進行，所以溫度越高平衡常數越小，又A、B、C三點溫度為B=C＞A，所以A、B、C三點對應的化學平衡常數KA、KB、KC的關系是KA＞KB=KC；V（N2）：V（H2）=1：3，又A點氨氣平衡含量為50%，所以設氮氣轉化為x，則

N2+3H22NH3

開始 1 3 0

轉化 x 3x 2x

平衡1-x 3-3x 2x

則2x/(1x+33x+2x)×100%=50%，解得x=2/3，所以H2的轉化率=2/3×100%=66.7%。