题目内容
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）下表是空气中部分气体的沸点．将空气液化加热分馏，依据下表数据判断，最先气化得到的气体是______．
（2）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．
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=-484kJ-mol-1；
试写出由C于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______．
（3）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+3H2
2NH3的△H______（填“＞”、“＜”或“无法判断”）0，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．
（1）下表是空气中部分气体的沸点．将空气液化加热分馏，依据下表数据判断，最先气化得到的气体是______．
| 气体名称 | 氨气 | 氧气 | 氦气 | 氖气 | 氩气 | 氪气 | 氚气 |
| 沸点/℃ | -196 | -183 | -269 | -264 | -186 | -153 | -108 |
| 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 | 28×109 | 38×109 | 48×109 |
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=-484kJ-mol-1；
试写出由C于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______．
（3）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．
| NH3含量% 压强/MPa 温度/℃ |
0.1 | 10 | 20 | 30 | 60 | 100 |
| 200 | 15.3 | 81.5 | 86.4 | 89.9 | 95.4 | 98.8 |
| 300 | 2.2 | 52.0 | 64.2 | 71.0 | 84.2 | 92.6 |
| 400 | 0.4 | 25.1 | 38.2 | 47.0 | 65.2 | 79.8 |
| 500 | 0.1 | 10.6 | 19.1 | 26.4 | 42.2 | 57.5 |
| 600 | 0.05 | 4.5 | 9.1 | 13.8 | 23.1 | 31.4 |
2NH3的△H______（填“＞”、“＜”或“无法判断”）0，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．
（1）液态气体升高温度时，氦气沸点最低，先变为气体，故答案为：氦气；
（2）①用天然气合成氢气，投资最少，费用最低，应是最好的，故答案为：天然气；
②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，则反应的化学方程式为CH4+H2O
CO+3H2，
故答案为：CH4+H2O
CO+3H2；
③已知①C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-394kJ?mol-1；
②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566kJ?mol-1；
③2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-484kJ?mol-1；
利用盖斯定律将①-
×②-
×③可得：C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）
△H=（-394kJ?mol-1）-
×（-566kJ?mol-1）-
×（-484kJ?mol-1）=+131kJ?mol-1，
故答案为：C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H=+131kJ?mol-1；
（3）①由表中数据可知，在相同温度下升高温度氨气的含量减小，说明平衡向逆反应方向移动，说明逆反应吸热，正反应放热，则△H＜0，
故答案为：＜；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根据化学方程式可写出平衡常数为k=
，故答案为：
；
③N2+3H2
2NH3
起始：1 3 0
转化：x 3x 2x
平衡：1-x 3（1-x） 2x
=0.52，
x=0.68，
则混合气体的体积是反应开始时的
=0.66，
故答案为：0.66．
（2）①用天然气合成氢气，投资最少，费用最低，应是最好的，故答案为：天然气；
②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，则反应的化学方程式为CH4+H2O
| ||
| 高温 |
故答案为：CH4+H2O
| ||
| 高温 |
③已知①C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-394kJ?mol-1；
②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566kJ?mol-1；
③2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-484kJ?mol-1；
利用盖斯定律将①-
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
△H=（-394kJ?mol-1）-
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
故答案为：C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H=+131kJ?mol-1；
（3）①由表中数据可知，在相同温度下升高温度氨气的含量减小，说明平衡向逆反应方向移动，说明逆反应吸热，正反应放热，则△H＜0，
故答案为：＜；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根据化学方程式可写出平衡常数为k=
| c2(NH3) |
| c(N2)?c3(H2) |
| c2(NH3) |
| c(N2)?c3(H2) |
③N2+3H2
2NH3
起始：1 3 0
转化：x 3x 2x
平衡：1-x 3（1-x） 2x
| 2x |
| 1-x+3(1-x)+2x |
x=0.68，
则混合气体的体积是反应开始时的
| 4-2×0.68 |
| 4 |
故答案为：0.66．
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