Question

合成氨生產技術的創立開辟了人工固氮的途徑，對化學工業技術也產生了重大影響。合成氨反應的化學方程式為：N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g) ，△H＝－92.2kJ/mol。合成氨工業中原料氣N₂可從空氣中分離得到，H₂可用甲烷在高溫下與水蒸氣反應制得。我國合成氨工業目前的生產條件為：催化劑－鐵觸媒，溫度－400～500℃，壓強－30～50MPa。回答下列問題：

(1) 合成氨工業中原料氣壓縮到30～50MPa的原因是                       。從平衡移動原理分析，低溫有利于原料氣的轉化，實際生產中采用400～500℃的高溫，原因之一是考慮到催化劑的催化活性，原因之二是                 。

(2) 500℃、50MPa時，在容積為VL的容器中加入n mol N₂、3n mol H₂，反應達平衡后測得平衡常數為K₁，此時N₂的轉化率為x。則K₁和x的關系滿足K₁＝                   。若溫度為400℃，平衡常數為K₂，則K₁       K₂（填“<”、“=”或“>” ）

(3) 甲烷在高溫下與水蒸氣反應的熱化學反應方程式為：

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寫出H₂(g)完全燃燒生成氣態水的熱化學方程式                          。

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

Answer 1

⑴ 加壓有利于平衡正向移動，提高原料氣的轉化率              （2分）

  增加反應速率，縮短達到平衡的時間                          （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）