Question

【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圖。

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+在pH=1.9時開始沉淀pH=3.2時沉淀完全。

②30℃時，在T·F菌作用下，不同pH的FeSO4溶液中Fe2+的氧化速率如表。

下列說法正確的是___

A．在轉(zhuǎn)化脫硫中，最佳的pH范圍是1.5<pH<1.9

B．在轉(zhuǎn)化脫硫中需要不斷補充Fe2(SO4)3

C．在轉(zhuǎn)化脫硫中是O2間接地把H2S氧化為S

D．在轉(zhuǎn)化脫硫中CH4作為還原劑被氧化

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

（3）①該過程的熱化學(xué)方程式是__。

②比較壓強p1和p2的大小關(guān)系：p1__p2(選填“<”、“>”或“=”)。

Ⅲ.CO變換：500℃時，CO進一步與水反應(yīng)生成CO2和H2。

Ⅳ.提純：將CO2和H2分離得到H2的過程示意圖如圖。

（4）吸收池中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是__。

Answer 1

【答案】2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+ AC CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H=+204kJ/mol > CO2+H2O+CO32-=2HCO3-

【解析】

I．(1)硫化氫被硫酸鐵氧化生成單質(zhì)硫；

(2)從圖分析可知：1.5≤pH＜1.9，當(dāng)pH大于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；Fe2(SO4)3在循環(huán)利用；整個反應(yīng)的實質(zhì)：O2間接地把H2S氧化為S及生產(chǎn)水；脫硫中CH4未參與反應(yīng)；

Ⅱ．(3)①在催化劑的作用下，水蒸氣將CH4氧化生成一氧化碳和水蒸氣，圖中反應(yīng)的焓變△H=2582KJ/mol-2378KJ/mol=204KJ/mol，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對應(yīng)反應(yīng)的焓變寫出熱化學(xué)方程式；

②圖象中甲烷體積分?jǐn)?shù)隨壓強增大增大，據(jù)此分析；

Ⅳ．(4)二氧化碳和碳酸鉀溶液反應(yīng)生成碳酸氫鉀。

I． (1)硫化氫被硫酸鐵氧化生成單質(zhì)硫，過程i中H2S發(fā)生了氧化反應(yīng)，離子方程式：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+，故答案為：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+；

(2) A. Fe3+在pH=l.9時開始沉淀，pH=3.2時沉淀完全，分析30℃時，在T．F菌作用下，不同pH的FeSO4溶液中Fe2+的氧化速率可知：工業(yè)脫硫應(yīng)選擇的最佳pH范圍1.5≤PH＜1.9，當(dāng)PH大于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)速率減慢，A項正確；B. Fe2(SO4)3在循環(huán)利用，不需要補充Fe2(SO4)3，B項錯誤；C. 整個反應(yīng)的實質(zhì)：O2間接地把H2S氧化為S及生產(chǎn)水， C項正確；D. 脫硫中CH4未參與反應(yīng)，D項錯誤；故答案選AC；

(3)①在催化劑的作用下，水蒸氣將CH4氧化生成一氧化碳和水蒸氣，圖中反應(yīng)的焓變△H=2582KJ/mol-2378KJ/mol=204KJ/mol，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對應(yīng)反應(yīng)的焓變寫出熱化學(xué)方程式為：CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+204KJ/mol，故答案為：CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+204KJ/mol；

②反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量增大，增大壓強平衡逆向進行，圖象中甲烷體積分?jǐn)?shù)隨壓強增大而增大，據(jù)此分析，比較壓強P1和P2的大小關(guān)系：P1＞P2，故答案為>；

Ⅳ．(4)①將CO2和H2分離得到H2的過程示意圖分析得到：二氧化碳和碳酸鉀溶液反應(yīng)生成碳酸氫鉀，反應(yīng)的離子方程式為CO2+H2O+CO32-=2HCO3-，故答案為：CO2+H2O+CO32-=2HCO3-。