19.(18分)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。
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(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 。
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气体名称 |
氨气 |
氧气 |
氦气 |
氖气 |
氩气 |
氪气 |
氚气 |
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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。
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原料 |
天然气 |
重油 |
煤 |
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相对投资费用 |
1.0 |
1.5 |
2.0 |
|
能量消耗/J·t-1 |
28 |
38 |
48 |
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=-484 kJ·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。
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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 |
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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。