Question

【題目】半水煤氣是工業(yè)合成氨的原料氣，其主要成分是H2、CO、CO2、N2和H2O（g）。半水煤氣經(jīng)過(guò)下列步驟轉(zhuǎn)化為合成氨的原料。

完成下列填空：

（1）半水煤氣含有少量硫化氫。將半水煤氣樣品通入____溶液中（填寫試劑名稱），出現(xiàn)_______，可以證明有硫化氫存在。

（2）半水煤氣在銅催化下實(shí)現(xiàn)CO變換：CO+H2OCO2+H2

若半水煤氣中V(H2):V(CO):V(N2)=38：28：22，經(jīng)CO變換后的氣體中：V(H2):V(N2)=____________。

（3）堿液吸收法是脫除二氧化碳的方法之一。已知：

	Na2CO3	K2CO3
20℃堿液最高濃度（mol/L）	2.0	8.0
堿的價(jià)格（元/kg）	1.25	9.80

若選擇Na2CO3堿液作吸收液，其優(yōu)點(diǎn)是__________；缺點(diǎn)是____________。如果選擇K2CO3堿液作吸收液，用什么方法可以降低成本？

___________________________________________

寫出這種方法涉及的化學(xué)反應(yīng)方程式。_______________________

（4）以下是測(cè)定半水煤氣中H2以及CO的體積分?jǐn)?shù)的實(shí)驗(yàn)方案。

取一定體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的半水煤氣，經(jīng)過(guò)下列實(shí)驗(yàn)步驟測(cè)定其中H2以及CO的體積分?jǐn)?shù)。

①選用合適的無(wú)機(jī)試劑分別填入Ⅰ、Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ方框中。

②該實(shí)驗(yàn)方案中，步驟Ⅰ、Ⅱ的目的是：_________________。

③該實(shí)驗(yàn)方案中，步驟________（選填“Ⅳ”或“Ⅴ”）可以確定半水煤氣中H2的體積分?jǐn)?shù)。

Answer 1

【答案】（1）硝酸鉛（或硫酸銅）；黑色沉淀

（2）3:1

（3）價(jià)廉；吸收CO2能力差

堿液循環(huán)使用；2KHCO3→K2CO3+CO2↑+H2O

（4）①

②除去半水煤氣中的CO2（包括H2S）和H2O ③IV

【解析】試題分析：（1）硫化氫能與重金屬生成沉淀，所以將半水煤氣樣品通入硝酸鉛（或硫酸銅）溶液中，出現(xiàn)黑色沉淀可以證明有硫化氫存在。

（2）若半水煤氣中V(H2):V(CO):V(N2)=38：28：22，經(jīng)CO變換后H2O轉(zhuǎn)化為氫氣，則根據(jù)方程式可知所得的氣體中：V(H2):V(N2)=（38+28）：22＝3:1。

（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知若選擇Na2CO3堿液作吸收液，其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)廉，而缺點(diǎn)是吸收CO2能力差。由于生成的碳酸氫鉀受熱易分解產(chǎn)生碳酸鉀，所以使堿液循環(huán)使用可以降低成本，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KHCO3→K2CO3+CO2↑+H2O；

（4）①由于半水煤氣中含有二氧化碳，所以首先利用堿液除去二氧化碳，干燥后再通過(guò)氧化銅反應(yīng)，利用濃硫酸吸收產(chǎn)生的水蒸氣，利用堿液吸收產(chǎn)生的二氧化碳，進(jìn)而計(jì)算體積分?jǐn)?shù)。所以流程為

。

②Ⅰ中KOH吸收CO2和H2S，Ⅱ中濃硫酸吸收水蒸氣，干燥氣體。

③氫氣還原氧化銅生成水蒸氣，濃硫酸吸收水蒸氣，所以該實(shí)驗(yàn)方案中，步驟Ⅳ可以確定半水煤氣中H2的體積分?jǐn)?shù)。