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)  △H=－92.2kJ?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：30MPa~50MPa。

回答下列问题：

（1）       合成氨工业中原料气压缩到30MPa~50MPa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℃、50MPa时，在容积为1L的容器中加入n mol N₂、3n mol H_­2，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)                                △H=－571.6kJ?mol^－1

              2CO（g）+O₂(g)=2CO₂(g)                        △H=－566kJ?mol^－1

                            CH₄（g）+2O₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(l)           △H=－890.3kJ?mol^－1

又知1molH₂O（g）转变为1mol H₂O（l）时放出44.0kJ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

（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）  △H=+206.1kJ?mol^－1

（4）N₂+8H⁺+6e^－=2NH