18. 煤制天然气工艺是煤高效洁净利用的新途径之一,其工艺流程简图如图1:
(1)反应Ⅰ:C(s)+H
2O(g)⇌CO(g)+H
2(g) ΔH=+135kJ•mol
-l,通入的氧气会与部分碳发生燃烧反应。请利用能量转化及平衡移动原理说明通入氧气的作用:
_______。
(2)反应Ⅱ:CO(g)+H
2O(g)⇌CO
2(g)+H
2(g) ΔH=-41kJ•mol
-l。如图2表示不同温度条件下,煤气化反应Ⅰ发生后的汽气比(水蒸气与原料气中CO物质的量之比)与CO平衡转化率的变化关系。
①判断T
1、T
2和T
3的大小关系:
_______。
②若煤气化反应Ⅰ发生后的汽气比为0.8,经煤气化反应Ⅰ和水气变换反应Ⅱ后,得到CO与H
2的物质的量之比为1:3,CO的转化率为:
_______。
(3)①甲烷化反应Ⅳ发生之前需要进行脱酸反应Ⅲ。煤经反应Ⅰ和Ⅱ后的气体中含有两种酸性气体,分别是H
2S和
_______。
②工业上常用热碳酸钾法脱除H
2S气体得到两种酸式盐,该反应的化学方程式是
_______。
(4)为了减少对环境的污染,应用电解法对煤进行脱硫处理具有脱硫效率高、经济效益好等优点。电解脱硫的基本原理如图3所示,利用电极反应将Mn²
+转化成Mn
3+,Mn
3+再将煤中的含硫物质(主要是FeS
2) 氧化为Fe
3+和
:
①阳极的电极反应式为:
_______。
②电解刚刚开始时,观察到阴极石墨棒上有无色气体产生,请用化学用语解释产生该现象的原因:
_______。
③电解过程中,混合溶液中发生反应的离子方程式是:
_______。