Question

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

（1）在使用銅催化劑和加熱條件下，半水煤氣主要成分間發生反應實現了 CO 變換，其化學方程式為：________。

（2）吸收法是脫除CO2的方法之一。已知：

溶質	Na2CO3	K2CO3
20℃1L飽和溶液中溶質的物質的量mol	2.0	8.0
溶質價格（元/kg）	1.25	9.80

若選擇Na2CO3溶液作吸收液，其優點是_；缺點是_。如果選擇K2CO3溶液作吸收液，用某種方法可以降低成本，寫出這種方法涉及的化學方程式：_。

（3）將一定體積半水煤氣依次通過裝置Ⅰ~Ⅴ（最后通入氮氣確保反應、吸收完全），可以 測定其中H2以及 CO 的物質的量。

可供選用的裝置如下所示（省略夾持儀器）：

為裝置Ⅰ～Ⅴ選擇合適的裝置與試劑：

裝置	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ
	a	a	_	_	b
試劑	_	濃硫酸	CuO	_	_

裝置Ⅰ、Ⅱ的作用是____________。要確定半水煤氣中H2物質的量，應測量的數據是______。

Answer 1

【答案】 價格便宜 吸收二氧化碳的能力差 氫氧化鈉溶液 c b 無水硫酸銅 氫氧化鈉固體 除去半水煤氣中的二氧化碳和水蒸氣 裝置Ⅳ增加的質量

【解析】

（1）在使用銅催化劑和加熱條件下，半水煤氣主要成分一氧化碳與水反應生成二氧化碳和氫氣，實現了 CO 變換，其化學方程式為：。

（2）碳酸鈉比碳酸鉀價格便宜，但飽和溶液條件下，碳酸鈉溶液濃度比碳酸鉀小，吸收二氧化碳的能力差；碳酸鉀吸收二氧化碳生成碳酸氫鉀，加熱碳酸氫鉀可以得到碳酸鉀，同時生成水和二氧化碳，再循環利用，反應方程式為：。

（3）先要用氫氧化鈉溶液除去半水煤氣中的二氧化碳，然后干燥，通過灼熱的氧化銅，氫氣與灼熱的氧化銅反應生成銅和水，一氧化碳與灼熱的氧化銅反應生成銅和二氧化碳，再通過無水硫酸銅吸收生成的水，最后用氫氧化鈉固體吸收生成的二氧化碳，通過測定生成得到水和二氧化碳的質量，來確定半水煤氣中H2以及CO的物質的量；故有：

裝置	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ
	a	a	c	b	b
試劑	氫氧化鈉溶液	濃硫酸	CuO	無水硫酸銅	氫氧化鈉固體

裝置Ⅰ、Ⅱ的作用是除去半水煤氣中的二氧化碳和水蒸氣。要確定半水煤氣中H2物質的量，應測量的數據是裝置Ⅳ增加的質量。