Question

（11分）氨在國民經濟中占有重要的地位，2008年，我國氨產量接近500萬噸。下圖是合成氨的簡要流程。

（1）天然氣、重油、煤都可以與水反應制得氫氣。下表是某合成氨廠采用不同原料的相對投資和能量消耗。

原料[	天然氣	重油	煤
相對投資費用	1.0	1.5	2.0
能量消耗/J·t—1	28109	38109	48109

①依據上表信息，你認為采用        為原料最好。
②請寫出甲烷在高溫、催化劑的作用下與水蒸氣反應生成氫氣和一氧化碳的化學方程式：                         。
③已知C（s）、CO（g）和H₂（g）完全燃燒的熱化學方程式分別為：
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；
試寫出由C與水蒸氣在高溫條件下反應生成氫氣與一氧化碳的熱化學方程式             。
（2）下表是在某種催化劑作用下用體積比為1：3的氮、氫混合氣反應應達到平衡時的一些實驗數據。

①依據表中數據判斷，合成氨反應N₂+3H₂NH₃的△H      0（填“＞”、“＜”或“無法判斷”，請簡要說明理由                     ；
②該反應的化學平衡常數表達式為                 。
③在300℃、10MPa下，合成氨反應達到平衡時，混合氣體的體積是反應開始時的         倍。

Answer 1

（11分）
（1）①天然氣（1分）  ②CH₄ + H₂O  CO + 3H₂（2分）
③  C（s）+ H₂O（g）= CO（g） + H₂（g）△H =131kJ?mol^-1  （2分）
（2）① <（1分）   相同條件下，升高溫度， NH₃含量減小，平衡左移，        逆反應吸熱，正反應放熱；（2分）
②（1分）     ③  0．658或 （2分）

（1）①相同的能量消耗，天然氣的費用最低。
③由下面兩反應：
C（s）+O₂（g）===CO₂（g）   △H=-394kJ·mol^—1； 
2CO（g）+O₂（g）===2CO₂（g）△H=-566kJ·mol^—1；
可求得：C（s）+1/2O₂（g）===CO（g）      △H=-111kJ·mol^—1
結合：2H₂（g）+O₂（g）===2H₂O（g）△H="-484" kJ·mol^—1
可推出：C（s）+ H₂O（g）= CO（g） + H₂（g）△H =131kJ?mol^-1
（2）③  N₂  +   3H₂ NH₃
初始：    1        3          0
△n:       a        3a         2a
平衡n:    1—a    3—3a       2a
由題意，結合表中數據可知：，解出a=13/19
則：