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) 2NH₃(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K，此时N₂的转化率为x。则K和x的关系满足K＝         。
（3）甲烷在高温下与水蒸气反应反应方程式为：CH₄(g)＋H₂O(g)＝CO(g)＋3H₂(g)。部
分物质的燃烧热数据如下表：

物 质	燃烧热（kJ·mol－1）
H2(g)	－285.8
CO(g)	－283.0
CH4(g)	－890.3

已知1mol H₂O(g)转变为1mol H₂O(l)时放出44.0 kJ热量。写出CH₄和H₂O(g)在高温下反应的热化学方程式                                            。
（4）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N₂、H₂为电极反应物，以HCl－NH₄Cl为电解质溶液制取新型燃料电池。请写出该电池的正极反应式               。

Answer 1

（1）加压有利于平衡正向移动，提高原料气的转化率
增加反应速率，缩短达到平衡的时间 （2分）
（2）（4分）
（3）CH₄(g)＋H₂O(g)＝CO(g)＋3H₂(g) △H＝＋206.1 kJ·mol^－1（4分）
（4）N₂＋6e^－＋8H^＋＝2NH₄^＋（2分）

略