综合题12.0分
化学

半水煤气是工业合成氨的原料气,其主要成分是H2、CO、CO2、N2和H2O(g)。半水煤气经过下列步骤转化为合成氨的原料。

完成下列填空:

37.半水煤气含有少量硫化氢。将半水煤气样品通入____溶液中(填写试剂名称),出现_______,可以证明有硫化氢存在。

38.半水煤气在铜催化下实现CO变换:CO+H2OCO2+H2

若半水煤气中V(H2):V(CO):V(N2)=38:28:22,经CO变换后的气体中:V(H2):V(N2)=____________。

39.碱液吸收法是脱除二氧化碳的方法之一。已知:

若选择Na2CO3碱液作吸收液,其优点是__________;缺点是____________。如果选择K2CO3碱液作吸收液,用什么方法可以降低成本?

___________________________________________

写出这种方法涉及的化学反应方程式。_______________________

40.以下是测定半水煤气中H2以及CO的体积分数的实验方案。

取一定体积(标准状况)的半水煤气,经过下列实验步骤测定其中H2以及CO的体积分数。

(1)    选用合适的无机试剂分别填入Ⅰ、Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ方框中。

(2)    该实验方案中,步骤________(选填“Ⅳ”或“Ⅴ”)可以确定半水煤气中H2的体积分数。

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

硝酸铅(或硫酸铜);黑色沉淀

解析

硫化氢能与重金属生成沉淀,所以将半水煤气样品通入硝酸铅(或硫酸铜)溶液中,出现黑色沉淀。

考查方向

考查水煤气中气体成分测定实验设计与探究。

解题思路

硫化氢能与重金属生成沉淀。

易错点

未掌握硫化氢的检验方法。

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

3:1

解析

由转化的方程式,V(H2):V(N2)=(28+38):22=3:1



考查方向

考查水煤气中气体成分测定实验设计与探究。

解题思路

若半水煤气中V(H2):V(CO):V(N2)=38:28:22,经CO变换后CO转化为氢气,则根据方程式可知所得的气体中:V(H2):V(N2)=(38+28):22=3:1。

易错点

不能找到H2 和N2之间的逻辑关系。

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

价廉;吸收CO2能力差

碱液循环使用;2KHCO3→K2CO3+CO2↑+H2O

解析

从题给价格看,明显Na2CO3碱液更便宜,价廉;但是吸收CO2能力差;由于生成的KHCO3受热可以易分解,生成的碱液循环使用,乙降低成本;方程式为:2KHCO3K2CO3+CO2↑+H2O

考查方向

考查水煤气中气体成分测定实验设计与探究。

解题思路

根据表中数据可知若选择Na2CO3碱液作吸收液,其优点是价廉,而缺点是吸收CO2能力差。由于生成的碳酸氢钾受热易分解产生碳酸钾,所以使碱液循环使用可以降低成本,反应的化学方程式为2KHCO3→K2CO3+CO2↑+H2O;

易错点

未能读懂并捕捉到全部相关信息。

第4小题正确答案及相关解析

正确答案

(1)

(2)IV

解析

(1)因半水煤气中含有CO2,先利用碱液吸收后干燥,然后通过CuO和H2、CO反应,利用浓硫酸稀释产生的水蒸气,利用碱液吸收产生的二氧化碳,进而计算体积分数。(2)氢气还原氧化铜生成水蒸气,浓硫酸吸收水蒸气,所以该实验方案中,步骤Ⅳ可以确定半水煤气中H2的体积分数。

考查方向

考查水煤气中气体成分测定实验设计与探究。

解题思路

(1)首先利用碱液除去二氧化碳,干燥后再通过氧化铜反应,利用浓硫酸稀释产生的水蒸气,利用碱液吸收产生的二氧化碳,进而计算体积分数。(2)氢气还原氧化铜生成水蒸气,浓硫酸吸收水蒸气。

易错点

流程的设计和评价考虑不周全。不清楚步骤Ⅳ的作用。