Question

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    ．

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

（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．

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

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．

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

①依据表中数据判断，合成氨反应N₂+3H₂2NH₃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．

Answer 1

【答案】分析：（1）液态气体升高温度时，沸点最低的先变为气体；
（2）①投资少，耗能少的更为适合；
②从质量守恒的角度书写化学方程式；
③利用盖斯定律计算反应热；
（3）①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；
②平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积；
③根据反应的化学方程式计算．
解答：解：（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+3H₂2NH₃
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．
点评：本题考查化学平衡的计算，题目难度中等，本题侧重于数据的分析和处理能力的考查，学习中注意把握相关计算．