Question

（11分）氨在国民经济中占有重要的地位，2008年，我国氨产量接近500万吨。下图是合成氨的简要流程。

（1）天然气、重油、煤都可以与水反应制得氢气。下表是某合成氨厂采用不同原料的相对投资和能量消耗。

原料[	天然气	重油	煤
相对投资费用	1.0	1.5	2.0
能量消耗/J·t—1	28109	38109	48109

①依据上表信息，你认为采用        为原料最好。
②请写出甲烷在高温、催化剂的作用下与水蒸气反应生成氢气和一氧化碳的化学方程式：                         。
③已知C（s）、CO（g）和H₂（g）完全燃烧的热化学方程式分别为：
C（s）+O₂（g）===CO₂（g）      △H=-394kJ·mol^—1； 
2CO（g）+O₂（g）===2CO₂（g）△H=-566kJ·mol^—1；
2H₂（g）+O₂（g）===2H₂O（g）△H="-484" kJ·mol^—1；
试写出由C与水蒸气在高温条件下反应生成氢气与一氧化碳的热化学方程式             。
（2）下表是在某种催化剂作用下用体积比为1：3的氮、氢混合气反应应达到平衡时的一些实验数据。

①依据表中数据判断，合成氨反应N₂+3H₂NH₃的△H      0（填“＞”、“＜”或“无法判断”，请简要说明理由                     ；
②该反应的化学平衡常数表达式为                 。
③在300℃、10MPa下，合成氨反应达到平衡时，混合气体的体积是反应开始时的         倍。

Answer 1

（11分）
（1）①天然气（1分）  ②CH₄ + H₂O  CO + 3H₂（2分）
③  C（s）+ H₂O（g）= CO（g） + H₂（g）△H =131kJ?mol^-1  （2分）
（2）① <（1分）   相同条件下，升高温度， NH₃含量减小，平衡左移，        逆反应吸热，正反应放热；（2分）
②（1分）     ③  0．658或 （2分）

（1）①相同的能量消耗，天然气的费用最低。
③由下面两反应：
C（s）+O₂（g）===CO₂（g）   △H=-394kJ·mol^—1； 
2CO（g）+O₂（g）===2CO₂（g）△H=-566kJ·mol^—1；
可求得：C（s）+1/2O₂（g）===CO（g）      △H=-111kJ·mol^—1
结合：2H₂（g）+O₂（g）===2H₂O（g）△H="-484" kJ·mol^—1
可推出：C（s）+ H₂O（g）= CO（g） + H₂（g）△H =131kJ?mol^-1
（2）③  N₂  +   3H₂ NH₃
初始：    1        3          0
△n:       a        3a         2a
平衡n:    1—a    3—3a       2a
由题意，结合表中数据可知：，解出a=13/19
则：