Question

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)ΔH＝－92.2 kJ/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－30～50 MPa．回答下列问题：

(1)合成氨工业中原料气压缩到30～50 MPa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℃、50 MPa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：

已知1 mol　H₂O(g)转变为1 mol　H₂O(l)时放出44.0 kJ热量．写出CH₄和H₂O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

答案：
解析：

(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) 　　(3)CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)ΔH＝＋206.1 kJ·mol－1 　　(4)N2＋6e－＋8H+2NH4+(每空2分．本题共10分)