Question

合成氨生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)立開(kāi)辟了人工固氮的途徑，對(duì)化學(xué)工業(yè)技術(shù)也產(chǎn)生了重大影響。合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式為：N₂(g)+3H₂(g) 3NH­­₃(g)  △H=－92.2kJ?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(yīng)制得。我國(guó)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(qiáng)：30MPa~50MPa。

回答下列問(wèn)題：

（1）       合成氨工業(yè)中原料氣壓縮到30MPa~50MPa的原因是                               

                                                              ；從平衡移動(dòng)原理分析，低溫有利于原料氣的轉(zhuǎn)化，實(shí)際生產(chǎn)中采用400℃~500℃的高溫，原因是                                                         

                                。

（2）500℃、50MPa時(shí)，在容積為1L的容器中加入n mol N₂、3n mol H_­2，反應(yīng)達(dá)平衡后測(cè)得平衡常數(shù)為K，此時(shí)N₂的轉(zhuǎn)化率為x。則K和x的關(guān)系滿足K=       。

（3）甲烷在高溫下與水蒸氣反應(yīng)的方程式為：CH₄+H₂O=CO+3H₂。已知部分物質(zhì)燃燒的熱化學(xué)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）轉(zhuǎn)變?yōu)?mol H₂O（l）時(shí)放出44.0kJ熱量。寫(xiě)出CH₄和H₂O在高溫下反應(yīng)的熱化學(xué)方程式                                             。

（4）有人設(shè)想尋求合適的催化劑和電極材料，以N₂、H₂為電極反應(yīng)物，以HCl―NH₄Cl為電解質(zhì)溶液制造新型燃燒電池。請(qǐng)寫(xiě)出該電池的正極反應(yīng)式                      

                                                               。

Answer 1

（1）加壓既有利于增大反應(yīng)速率，又有利于平衡正向移動(dòng)，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(yīng)速率大，達(dá)到平衡所需的時(shí)間短

（2）

（3）CH₄（g）+H₂O(g)=CO(g)+3H₂（g）  △H=+206.1kJ?mol^－1

（4）N₂+8H⁺+6e^－=2NH