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氢气作为清洁能源有着广泛的应用前景,含硫天然气制备氢气的流程如图1。

请回答下列问题:
I.转化脱硫:将天然气压入吸收塔,30℃时,在T.F菌作用下,酸性环境中脱硫过程示意图如图2。
(1)过程i中H2S发生了
氧化
氧化
(选填“氧化”或“还原”)反应。
(2)过程11的离子方程式是
4Fe2++O2+4H+
T
F
4Fe3++2H2O
4Fe2++O2+4H+
T
F
4Fe3++2H2O

(3)已知:①Fe3+在pH=1.9时开始沉淀,pH=3.2时沉淀完全。
②30℃时,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
请结合以上信息,判断工业脱硫应选择的最佳pH范围,并说明原因:
1.5≤PH<1.9,当pH大于1.9时,Fe3+开始沉淀,导致Fe3+、Fe2+离子浓度均下降,降低反应速率,PH<1.5时,T•F菌活性较低,反应速率减慢
1.5≤PH<1.9,当pH大于1.9时,Fe3+开始沉淀,导致Fe3+、Fe2+离子浓度均下降,降低反应速率,PH<1.5时,T•F菌活性较低,反应速率减慢

Ⅱ.蒸气转化:在催化剂的作用下,水蒸气将CH4氧化。结合图3回答问题。
(4)①该过程的热化学方程式是
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)ΔH=+204KJ/mol,
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)ΔH=+204KJ/mol,

②比较压强P1和P2的大小关系:P1
P2(选填“>”“<”或“=”)。
Ⅲ.CO变换:500℃时,CO进一步与水反应生成CO2和H2
Ⅳ.H2提纯:将CO2和H2分离得到H2的过程示意图如图4。
(5)①吸收池中发生反应的离子方程式是
CO2+H2O+CO32-=2HCO3-
CO2+H2O+CO32-=2HCO3-

②结合电极反应式,简述K2CO3溶液的再生原理:
阴极反应:2H2O+2e-=H2↑+2OH-,OH-+HCO3-=CO32-+H2O,使碳酸钾溶液得以再生
阴极反应:2H2O+2e-=H2↑+2OH-,OH-+HCO3-=CO32-+H2O,使碳酸钾溶液得以再生

【答案】氧化;4Fe2++O2+4H+
T
F
4Fe3++2H2O;1.5≤PH<1.9,当pH大于1.9时,Fe3+开始沉淀,导致Fe3+、Fe2+离子浓度均下降,降低反应速率,PH<1.5时,T•F菌活性较低,反应速率减慢;CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)ΔH=+204KJ/mol,;>;CO2+H2O+CO32-=2HCO3-;阴极反应:2H2O+2e-=H2↑+2OH-,OH-+HCO3-=CO32-+H2O,使碳酸钾溶液得以再生
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:91引用:5难度:0.3
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  • 1.下列说法不正确的是(  )

    发布:2024/12/30 5:30:2组卷:27引用:2难度:0.9
  • 2.右图是某燃煤发电厂处理废气的装置示意图.装置内发生的主要反应中不含(  )

    发布:2024/12/30 4:0:1组卷:331引用:16难度:0.9
  • 3.工业上常用微生物法、吸收法、电解法、还原法等消除硫、氮等引起的污染。
    (1)微生物法脱硫
    富含有机物的弱酸性废水在SBR细菌作用下产生CH3COOH、H2等物质,可将废水中
    SO
    2
    -
    4
    还原为H2S,同时用N2或CO2将H2S从水中吹出,再用碱液吸收。
    SO
    2
    -
    4
    的空间构型为
     

    ②CH3COOH与
    SO
    2
    -
    4
    在SBR细菌作用下生成CO2和H2S的离子方程式为
     

    ③将H2S从水中吹出时,用CO2比N2效果更好,其原因是
     

    (2)吸收法脱硫
    烟气中的SO2可以用“亚硫酸铵吸收法”处理,发生的反应为(NH42SO3+SO2+H2O═2NH4HSO3,测得25℃时溶液pH与各组分物质的量分数的变化关系如图-1所示.b点时溶液pH=7,则n(
    NH
    +
    4
    ):n(
    HSO
    -
    3
    )=
     


    (3)电解法脱硫
    用NaOH吸收后SO2,所得NaHSO3溶液经电解后可制取Na2S2O4溶液,反应装置如图-2所示。电解时每有1molS2
    O
    2
    -
    4
    生成有
     
    molH+透过质子交换膜。
    (4)还原法脱氮
    用催化剂协同纳米零价铁去除水体中
    NO
    -
    3
    。其催化还原反应的过程如图-3所示。
    ①该反应机理中生成N2的过程可描述为
     

    ②过程中
    NO
    -
    3
    去除率及N2生成率如图-4所示,为有效降低水体中氮元素的含量,宜调整水体pH为4.2,当pH<4.2时,随pH减小,N2生成率逐渐降低的原因是
     

    发布:2024/12/30 5:30:2组卷:43引用:4难度:0.5
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