Question

[化學與技術]
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0.5mol甲烷和0.5mol水蒸氣在t℃，p k Pa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

分析：（1）0.5mol甲烷和0.5mol水蒸氣完全反應生成一氧化碳和氫氣（合成氣），吸收了a kJ熱量，則反應物各1mol完全反應吸收2aKJ熱量；
（2）A．混合氣先通入氫氧化鈉溶液，再在溶液中加鹽酸，生成的二氧化碳中混有HCl；
B．利用二者的沸點不同分離；
C．二氧化碳能與氨水反應；
D．混合氣先通入到石灰漿，然后高溫煅燒固體，操作比較復雜，不容易實現；
（3）空氣中的某些物質能是催化劑中毒；實際生產過程中，常采用分離產物的方法促進平衡正移，提高轉化率；
（4）合成氨的轉化率較低，產物中有較多的原料氣，循環使用；分離出的二氧化碳可以用來制備尿素．

解答：解：（1）0.5mol甲烷和0.5mol水蒸氣完全反應生成一氧化碳和氫氣（合成氣），吸收了a kJ熱量，則反應物各1mol完全反應吸收2aKJ熱量，所以其熱化學方程式為：CH₄（g）+H₂O（g）

t℃pKPa  .

CO（g）+3H₂（g）+2aKJ，
故答案為：CH₄（g）+H₂O（g）

t℃pKPa  .

CO（g）+3H₂（g）+2aKJ；
（2）A．混合氣先通入氫氧化鈉溶液，再在溶液中加鹽酸，由于HCl易揮發，所以生成的二氧化碳中混有HCl，故A錯誤；
B．利用二者的沸點不同分離，混合氣加壓冷卻，使CO₂液化，從而分離，故B正確；
C．用氨水吸收二氧化碳，剩下的是氫氣，故C正確；
D．混合氣先通入到石灰漿，然后高溫煅燒固體，操作比較復雜，不容易實現，故D錯誤；
故答案為：BC；
（3）空氣中的某些物質能是催化劑中毒，所以在空氣進入合成塔之前必須對空氣進行凈化；實際生產過程中，常采用液化氨氣，使氨氣分離出來，促進平衡正移，提高反應物的轉化率，
故答案為：凈化；防止空氣中某些雜質使催化劑中毒；液化氨氣；
（4）合成氨的轉化率較低，產物中有較多的原料氣，循環使用；分離出的二氧化碳可以用來制備尿素；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，用線段和箭頭畫出圖中的兩處合理利用資源情況為：
，
故答案為：．

點評：本題考查了學生對工藝流程的理解，熱化學方程式，物質的分離等，難度中等，關鍵是掌握整個制備流程原理，要求學生要有扎實的基礎知識和靈活應用知識解決問題的能力．