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^－1．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 MPa~50 MPa．

回答下列问题：

(1)合成氨工业中原料气压缩到30 MPa~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，原因是________．

(2)500℃、50 MPa时，在容积为1 L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的方程式为：CH₄＋H₂O＝CO＋3H₂．已知部分物质燃烧的热化学方程式如下：

2H₂(g)＋O₂(g)＝2H₂O(l)　　　　　　　ΔH＝－571.6 kJ·mol^－1

2CO(g)＋O₂(g)＝2CO₂(g)　　　　　　ΔH＝－566 kJ·mol^－1

CH₄(g)＋2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(l)　　ΔH＝－890.3 kJ·mol^－1

又知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为电解质溶液制造新型燃烧电池．请写出该电池的正极反应式________．

Answer 1

答案：
解析：

　　(1)加压既有利于增大反应速率，又有利于平衡正向移动，提高原料气的转化率　催化剂在该温度条件下活性最高，反应速率大，达到平衡所需的时间短

　　(2)

　　(3)CH₄(g)＋H₂O(g)＝CO(g)＋3H₂(g)　ΔH＝＋206.1 kJ·mol^－1

　　(4)N₂＋8H⁺＋6e^－＝2NH(每空3分)