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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1。
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請回答下列問題:
I.轉(zhuǎn)化脫硫:將天然氣壓入吸收塔,30℃時,在T.F菌作用下,酸性環(huán)境中脫硫過程示意圖如圖2。
(1)過程i中H2S發(fā)生了
氧化
氧化
(選填“氧化”或“還原”)反應。
(2)過程11的離子方程式是
4Fe2++O2+4H+
T
?
F
4Fe3++2H2O
4Fe2++O2+4H+
T
?
F
4Fe3++2H2O

(3)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 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4 2.7 3.0
Fe2+氧化速率/(g?L-1?h-1 4.5 5.3 6.2 6.8 7.0 6.6 6.2 5.6
請結(jié)合以上信息,判斷工業(yè)脫硫應選擇的最佳pH范圍,并說明原因:
1.5≤PH<1.9,當pH大于1.9時,F(xiàn)e3+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,T?F菌活性較低,反應速率減慢
1.5≤PH<1.9,當pH大于1.9時,F(xiàn)e3+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,T?F菌活性較低,反應速率減慢
。
Ⅱ.蒸氣轉(zhuǎn)化:在催化劑的作用下,水蒸氣將CH4氧化。結(jié)合圖3回答問題。
(4)①該過程的熱化學方程式是
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)ΔH=+204KJ/mol,
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)ΔH=+204KJ/mol,
。
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.H2提純:將CO2和H2分離得到H2的過程示意圖如圖4。
(5)①吸收池中發(fā)生反應的離子方程式是
CO2+H2O+CO32-=2HCO3-
CO2+H2O+CO32-=2HCO3-
。
②結(jié)合電極反應式,簡述K2CO3溶液的再生原理:
陰極反應:2H2O+2e-=H2↑+2OH-,OH-+HCO3-=CO32-+H2O,使碳酸鉀溶液得以再生
陰極反應:2H2O+2e-=H2↑+2OH-,OH-+HCO3-=CO32-+H2O,使碳酸鉀溶液得以再生
。

【答案】氧化;4Fe2++O2+4H+
T
?
F
4Fe3++2H2O;1.5≤PH<1.9,當pH大于1.9時,F(xiàn)e3+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,T?F菌活性較低,反應速率減慢;CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)ΔH=+204KJ/mol,;>;CO2+H2O+CO32-=2HCO3-;陰極反應:2H2O+2e-=H2↑+2OH-,OH-+HCO3-=CO32-+H2O,使碳酸鉀溶液得以再生
【解答】
【點評】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復制發(fā)布。
發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:90引用:5難度:0.3
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  • 3.工業(yè)上常用微生物法、吸收法、電解法、還原法等消除硫、氮等引起的污染。
    (1)微生物法脫硫
    富含有機物的弱酸性廢水在SBR細菌作用下產(chǎn)生CH3COOH、H2等物質(zhì),可將廢水中
    SO
    2
    -
    4
    還原為H2S,同時用N2或CO2將H2S從水中吹出,再用堿液吸收。
    SO
    2
    -
    4
    的空間構(gòu)型為
     

    ②CH3COOH與
    SO
    2
    -
    4
    在SBR細菌作用下生成CO2和H2S的離子方程式為
     

    ③將H2S從水中吹出時,用CO2比N2效果更好,其原因是
     

    (2)吸收法脫硫
    煙氣中的SO2可以用“亞硫酸銨吸收法”處理,發(fā)生的反應為(NH42SO3+SO2+H2O═2NH4HSO3,測得25℃時溶液pH與各組分物質(zhì)的量分數(shù)的變化關系如圖-1所示.b點時溶液pH=7,則n(
    NH
    +
    4
    ):n(
    HSO
    -
    3
    )=
     

    菁優(yōu)網(wǎng)
    (3)電解法脫硫
    用NaOH吸收后SO2,所得NaHSO3溶液經(jīng)電解后可制取Na2S2O4溶液,反應裝置如圖-2所示。電解時每有1molS2
    O
    2
    -
    4
    生成有
     
    molH+透過質(zhì)子交換膜。
    (4)還原法脫氮
    用催化劑協(xié)同納米零價鐵去除水體中
    NO
    -
    3
    。其催化還原反應的過程如圖-3所示。
    ①該反應機理中生成N2的過程可描述為
     

    ②過程中
    NO
    -
    3
    去除率及N2生成率如圖-4所示,為有效降低水體中氮元素的含量,宜調(diào)整水體pH為4.2,當pH<4.2時,隨pH減小,N2生成率逐漸降低的原因是
     

    發(fā)布:2024/12/30 5:30:2組卷:39引用:4難度:0.5
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