我国有丰富的天然气资源。以天然气为原料合成尿素的主要步骤如下图所示(图中某些转化步骤及生成物未列出):
填写下列空白:
(1)已知0.5 mol甲烷和0.5 mol水蒸气在t ℃,p k Pa时,完全反应生成一氧化碳和氢气(合成气),吸收了a kJ热量,该反应的热化学方程式是 。
(2)上述流程中,工业上分离H2 、CO2合理的方法是 。
A混合气先通入氢氧化钠溶液,再在溶液中加盐酸
B混合气加压冷却,使CO2液化
C混合气用氨水洗涤
D混合气先通入到石灰浆,然后高温煅烧固体,
(3)为了保证氨气顺利合成,在空气进入合成塔之前必须对空气进行 ,目的是____________________;在合成氨的实际生产过程中,常采取将生成的氨从混合气体中分离出来,分离出氨的方法 。
(4)合理地利用资源不仅可以提高经济效益,而且也是对社会、对全人类负责的表现,阐述图中的两处可以合理利用资源情况 。
(1)CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H="+2a" kJ/mol
(2)B C
(3)净化;防止空气中某些杂质使催化剂中毒;液化氨(或分离液态氨)
(4)分离氨后的剩余气体可以循环利用,分离出的二氧化碳气体可用来合成尿素
(1)0.5mol甲烷和0.5mol水蒸气完全反应生成一氧化碳和氢气(合成气),吸收了a kJ热量,则反应物各1mol完全反应吸收2aKJ热量,热化学方程式是CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H="+2a" kJ/mol。
(2)混合气先通入氢氧化钠溶液,再在溶液中加盐酸,生成的二氧化碳中混有HCl,A错;利用二者的沸点不同分离,混合气加压冷却,使CO2液化,从而分离,B正确;用氨水吸收二氧化碳,剩下的是氢气,C正确;混合气先通入到石灰浆,然后高温煅烧固体,操作比较复杂,不容易实现,D错;选BC。
(3)空气中的某些物质能是催化剂中毒,所以在空气进入合成塔之前必须对空气进行净化;实际生产过程中,常采用液化氨气,使氨气分离出来,促进平衡正移,提高反应物的转化率。
(4)合成氨的转化率较低,产物中有较多的原料气,循环使用;分离出的二氧化碳可以用来制备尿素。