Question

合成氨生產(chǎn)技術的創(chuàng)立開辟了人工固氮的途徑，對化學工業(yè)技術也產(chǎn)生了重大影響．合成氨反應的化學方程式為：N₂(g)＋3H₂(g)3NH₃(g)　ΔH＝－92.2 kJ·mol^－1．合成氨工業(yè)中原料氣N₂可從空氣中分離得到，H₂可用甲烷在高溫下與水蒸氣反應制得．我國合成氨工業(yè)目前的生產(chǎn)條件為：

催化劑：鐵觸媒，溫度400℃~500℃，壓強：30 MPa~50 MPa．

回答下列問題：

(1)合成氨工業(yè)中原料氣壓縮到30 MPa~50 MPa的原因是________；從平衡移動原理分析，低溫有利于原料氣的轉(zhuǎn)化，實際生產(chǎn)中采用400℃~500℃的高溫，原因是________．

(2)500℃、50 MPa時，在容積為1 L的容器中加入n mol　N₂、3n mol　H₂，反應達平衡后測得平衡常數(shù)為K，此時N₂的轉(zhuǎn)化率為x．則K和x的關系滿足K＝________．

(3)甲烷在高溫下與水蒸氣反應的方程式為：CH₄＋H₂O＝CO＋3H₂．已知部分物質(zhì)燃燒的熱化學方程式如下：

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)轉(zhuǎn)變?yōu)? mol　H₂O(l)時放出44.0 kJ熱量．寫出CH₄和H₂O在高溫下反應的熱化學方程式________________．

(4)有人設想尋求合適的催化劑和電極材料，以N₂、H₂為電極反應物，以HCl－NH₄Cl為電解質(zhì)溶液制造新型燃燒電池．請寫出該電池的正極反應式________．

Answer 1

答案：
解析：

　　(1)加壓既有利于增大反應速率，又有利于平衡正向移動，提高原料氣的轉(zhuǎn)化率　催化劑在該溫度條件下活性最高，反應速率大，達到平衡所需的時間短

　　(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)