Question

【題目】氫氣作為清潔能源有著廣泛的應用前景，含硫天然氣制備氫氣的流程如圖。

請回答下列問題：

Ⅰ.轉化脫硫：將天然氣壓入吸收塔，30℃時，在T·F菌作用下，酸性環境中脫硫過程示意圖如圖。

過程i的離子反應方程式為_____。

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。

pH	0.7	1.1	1.5	1.9	2.3	2.7
Fe2＋的氧化速率	4.5	5.3	6.2	6.8	7.0	6.6

在轉化脫硫中，請在表中選擇最佳pH范圍是____<pH<____，這樣選擇的原因是：______。

Ⅱ.蒸氣轉化：在催化劑的作用下，水蒸氣將CH4氧化。結合如圖回答問題。

（3）①該過程的熱化學方程式是_____。

②比較壓強P1和P2的大小關系：P1____P2(選填“<”、“>”或“＝”)。

Ⅲ.CO變換：500℃時，CO進一步與水反應生成CO2和H2。

Ⅳ.提純：將CO2和H2分離得到H2的過程如示意圖如圖。

（4）吸收池中發生反應的離子方程式是______。

Answer 1

【答案】2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+ 1.5 1.9 當pH＞1.9時，Fe3+開始沉淀，導致Fe2+、Fe3+離子濃度均下降，降低反應速率；當pH＜1.5時，T·F菌活性降低，反應速率減慢 CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) H=+204kJ/mol ＞ CO2+H2O+CO32-=2HCO3-

【解析】

I．轉化脫硫：將天然氣壓入吸收塔，30℃時，在T．F菌作用下，酸性環境中脫硫過程示意圖如圖；

(1)硫化氫被硫酸鐵氧化生成單質硫；

(2)1.5≤PH＜1.9，當PH大于1.9時，Fe3+開始沉淀，導致Fe3+、Fe2+離子濃度均下降，降低反應速率，PH＜1.5時，TF菌活性較低；

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，圖中反應的焓變△H=2582KJ/mol-2378KJ/mol=204KJ/mol，標注物質聚集狀態和對應反應的焓變寫出熱化學方程式；

②圖象中甲烷體積分數隨壓強增大增大，據此分析；

Ⅳ．(4)二氧化碳和碳酸鉀溶液反應生成碳酸氫鉀。

I．轉化脫硫：將天然氣壓入吸收塔，30℃時，在T．F菌作用下，酸性環境中脫硫過程示意圖如圖；

(1)硫化氫被硫酸鐵氧化生成單質硫，過程i中H2S發生了氧化反應，離子方程式：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+；

(2)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：工業脫硫應選擇的最佳pH范圍1.5≤PH＜1.9，當PH大于1.9時，Fe3+開始沉淀，導致Fe3+、Fe2+離子濃度均下降，降低反應速率，PH＜1.5時，TF菌活性較低，反應速率減慢；

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，圖中反應的焓變△H=2582KJ/mol-2378KJ/mol=204KJ/mol，標注物質聚集狀態和對應反應的焓變寫出熱化學方程式為：CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+204KJ/mol；

②反應前后氣體物質的量增大，增大壓強平衡逆向進行，圖象中甲烷體積分數隨壓強增大而增大，據此分析，比較壓強P1和P2的大小關系：P1＞P2；

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生成碳酸氫鉀，反應的離子方程式為CO2+H2O+CO32-=2HCO3-。