问题 填空题

(12分)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) 2NH3(g) △H=-92.2kJ/mol。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-30~50MPa。

回答下列问题:

(1)合成氨工业中原料气压缩到30~50MPa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,原因之一是考虑到催化剂的催化活性,原因之二是                      

(2)500℃、50MPa时,在容积为VL的容器中加入mol N2、3mol 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Kx的关系满足K         

(3)甲烷在高温下与水蒸气反应反应方程式为:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)。部

分物质的燃烧热数据如下表:

物 质燃烧热(kJ·mol1
H2(g)-285.8
CO(g)-283.0
CH4(g)-890.3
已知1mol H2O(g)转变为1mol H2O(l)时放出44.0 kJ热量。写出CH4和H2O(g)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为电解质溶液制取新型燃料电池。请写出该电池的正极反应式               

答案

(1)加压有利于平衡正向移动,提高原料气的转化率

增加反应速率,缩短达到平衡的时间 (2分)

(2)(4分)

(3)CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H=+206.1 kJ·mol1(4分)

(4)N2+6e+8H=2NH4(2分)

单项选择题
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