Question

(12分）合成氨生产技术的创立开辟了人工固氮的途径，对化学工业技术也产生了重大影响。合成氨反应的化学方程式为：N₂(g)＋3H₂(g)3NH₃(g) ，△H＝－92.2kJ/mol。合成氨工业中原料气N₂可从空气中分离得到，H₂可用甲烷在高温下与水蒸气反应制得。我国合成氨工业目前的生产条件为：催化剂－铁触媒，温度－400～500℃，压强－30～50MPa。回答下列问题：

(1) 合成氨工业中原料气压缩到30～50MPa的原因是                       。从平衡移动原理分析，低温有利于原料气的转化，实际生产中采用400～500℃的高温，原因之一是考虑到催化剂的催化活性，原因之二是                 。

(2) 500℃、50MPa时，在容积为VL的容器中加入n mol N₂、3n mol H₂，反应达平衡后测得平衡常数为K₁，此时N₂的转化率为x。则K₁和x的关系满足K₁＝                   。若温度为400℃，平衡常数为K₂，则K₁       K₂（填“<”、“=”或“>” ）

(3) 甲烷在高温下与水蒸气反应的热化学反应方程式为：

CH₄(g)＋H₂O(g)＝CO(g)＋3H₂(g)； △H kJ·mol^－1。

又已知: H₂(g) +1/2 O₂(g)== H₂O(l)；   △H₁=-285.8kJ/mol

CO(g) + 1/2 O₂(g)＝CO₂(g) ；△H₂=-283.0kJ/mol

CH₄(g) +2 O₂(g)== CO₂(g) + 2H₂O(l)；  △H₃=-890.3kJ/mol

H₂O(g) == H₂O(l)；  △H₄=-44.0kJ/mol

①写出H₂(g)完全燃烧生成气态水的热化学方程式                                    。

② CH₄(g)＋H₂O(g)＝CO(g)＋3H₂(g)； △H=            kJ/mol

 

Answer 1

【答案】

（12分）

⑴ 加压有利于平衡正向移动，提高原料气的转化率             （2分）

  增加反应速率，缩短达到平衡的时间                        （2分）

⑵                                          （2分）

   ﹤                                                      (2分)

⑶  H₂(g) +1/2 O₂(g)== H₂O(g)；  △H₁=-241.8kJ/mol         （2分）

      +206.1                                    （2分）

【解析】略