综合题14.0分
化学

下图是工业上以天然气、空气为原料合成氨的一种工艺流程:

15.脱硫反应第一步是利用Fe(OH)3除去H2S,该反应的化学方程式是              

常温下,Fe(OH)3在水中达到溶解平衡时,c(Fe3+)=               mol·L-1。(已

知:Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39

16.脱硫反应第二步是利用空气氧化回收硫,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为           。下列试剂中也适宜作此反应的氧化剂的是          。    

A.Cl2        

B.H2O2      

C.KMnO4       

D.O3

17.流程中Fe(OH)3和K2CO3可循环利用,你认为流程中还可循环利用的物质有   (填化学式)。

18.合成氨反应的化学方程式为:

原料气中V(N2):V(H2)=1:3。平衡混合物中氨的含量与温度、压强的关系如图所示。A、B、C三点对应的化学平衡常数KA、KB、KC的关系是                    (用“>”、“<”或“=”表示)。A点H2的平衡转化率为       

19.工业上合成氨通常在反应未达到平衡时就将反应混合物移出合成塔,原因是                           

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

3H2S+2 Fe(OH)3=Fe2S3 +6 H2O         2.6×10-18

解析

根据图信息脱硫反应第一步是利用Fe(OH)3与H2S反应生成Fe2S3 和H2O即:3H2S+2 Fe(OH)3=Fe2S3 +6 H2O; 常温下已知:Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39 ,Fe(OH)3在水中达到溶解平衡时,其Fe(OH)3溶解平衡为Fe(OH)3(s) Fe3+ +3OH,H2OH+ +OH,PH=7,其c(H+ )=c(OH)=10-7 mol/L;Ksp=c(Fe3+ )×c3(OH-),c(Fe3+ )=

考查方向

本题考查工业上以天然气、空气为原料合成氨的一种工艺流程综合应用,涉及化学用语及化学平衡、反应转化率、电化学等知识,综合性较强,题目难度中等

解题思路

根据图信息脱硫反应第一步是利用Fe(OH)3与H2S反应生成Fe2S3 和H2O即:3H2S+2 Fe(OH)3=Fe2S3 +6 H2O; 常温下已知:Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39 ,Fe(OH)3在水中达到溶解平衡时,其Fe(OH)3溶解平衡为Fe(OH)3(s) Fe3+ +3OH,H2OH+ +OH,纯水中PH=7,其c(H+ )=c(OH)=10-7 mol/L;Ksp=c(Fe3+ )×c3(OH-)可求出c(Fe3+ );

易错点

溶解平衡常数的应用及计算、化学平衡常数的影响、氧化还原反应的计算;

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

3︰2     B D

解析

据图信息脱硫反应第二步是利用空气氧化回收硫反应方程式为:2Fe2S3 +3O2 +6H2O==6S + 4Fe(OH)3 ;可求出氧化剂与还原剂的物质的量之比;另选适宜试剂作此反应的氧化剂,原则是不引入新的杂质,因此可以是B.H2O2 和 D.O3

考查方向

本题考查工业上以天然气、空气为原料合成氨的一种工艺流程综合应用,涉及化学用语及化学平衡、反应转化率、电化学等知识,综合性较强,题目难度中等

解题思路

据图信息脱硫反应第二步是利用空气氧化回收硫反应方程式为:2Fe2S3 +3O2 +6H2O==6S + 4Fe(OH)3 ;可求出氧化剂与还原剂的物质的量之比等于计量数之比即为n(O2):n(Fe2S3)=3:2;另选适宜试剂作此反应的氧化剂,原则是不引入新的杂质,因此可以是B.H2O2 和 D.O故答案为BD

易错点

溶解平衡常数的应用及计算、化学平衡常数的影响、氧化还原反应的计算;

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

N2 和H2

解析

合成氨气的反应为可逆反应,不能完全转化;因此可循环使用。

考查方向

本题考查工业上以天然气、空气为原料合成氨的一种工艺流程综合应用,涉及化学用语及化学平衡、反应转化率、电化学等知识,综合性较强,题目难度中等

解题思路

合成氨气的反应为可逆反应,不能完全转化;因此可循环使用。故答案为:3:2 ;N2和H2

易错点

溶解平衡常数的应用及计算、化学平衡常数的影响、氧化还原反应的计算;

第4小题正确答案及相关解析

正确答案

KA>KB =KC  66.7%

解析

合成氨反应N2 +3H2 2NH3 ,据图可知,恒压时温度越低氨的含量越高,则此反应为放热反应,对于此反应平衡常数只与温度有关,B、C点温度相同,即KB =KC ,A点温度更低,平衡向正向进行,即KA>KB =KC,利用化学平衡的三步分析法。可求A点时:n%=50%

n%=V%= ×100%=50%,x=2/3V;

H2的转化率== ×100%=66.7% ,故答案为KA>KB =KC ;66.7%

考查方向

本题考查工业上以天然气、空气为原料合成氨的一种工艺流程综合应用,涉及化学用语及化学平衡、反应转化率、电化学等知识,综合性较强,题目难度中等

解题思路

合成氨反应N2 +3H2 2NH3 ,据图可知,恒压时温度越低氨的含量越高,则此反

应为放热反应,对于此反应平衡常数只与温度有关,B、C点温度相同,即KB =KC ,A点温度更低,平衡向正向进行,即KA>KB =KC,利用化学平衡的三步分析法。可求A点时:n%=50%

H2的转化率=即可求出。

易错点

溶解平衡常数的应用及计算、化学平衡常数的影响、氧化还原反应的计算;

第5小题正确答案及相关解析

正确答案

能提高单位时间氨产量(或提高生产效率)

解析

工业上合成氨通常在反应未达到平衡时就将反应混合物移出合成塔,其原因为提高单位时间内氨气的生成速率,即提高生产效率,使生产效益最高。故答案为能提高单位时间氨产量(或提高生产效率)

考查方向

本题考查工业上以天然气、空气为原料合成氨的一种工艺流程综合应用,涉及化学用语及化学平衡、反应转化率、电化学等知识,综合性较强,题目难度中等

解题思路

工业上合成氨通常在反应未达到平衡时就将反应混合物移出合成塔,其原因为提高单位时间内氨气的生成速率,即提高生产效率,使生产效益最高。

易错点

溶解平衡常数的应用及计算、化学平衡常数的影响、氧化还原反应的计算;