合成氨生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)立開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:N
2(g)+3H
2(g)
3NH
3(g)△H=-92.2kJ/mol.合成氨工業(yè)中原料氣N
2可從空氣中分離得到,H
2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)-30~50MPa.
回答下列問題:
(1)合成氨工業(yè)中原料氣壓縮到30~50MPa的原因是
加壓有利于平衡正向移動(dòng),提高原料氣的轉(zhuǎn)化率
加壓有利于平衡正向移動(dòng),提高原料氣的轉(zhuǎn)化率
.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,原因之一是考慮到催化劑的催化活性,原因之二是
增加反應(yīng)速率,縮短達(dá)到平衡的時(shí)間
增加反應(yīng)速率,縮短達(dá)到平衡的時(shí)間
.
(2)500℃、50MPa時(shí),在容積為VL的容器中加入n mol N
2、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)N
2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)反應(yīng)方程式為:CH
4(g)+H
2O(g)=CO(g)+3H
2(g).部分物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表:
物 質(zhì) |
燃燒熱(kJ?mol-1) |
H2(g) |
-285.8 |
CO(g) |
-283.0 |
CH4(g) |
-890.3 |
已知1mol H
2O(g)轉(zhuǎn)變?yōu)?mol H
2O(l)時(shí)放出44.0kJ熱量.寫出CH
4和H
2O在高溫下反應(yīng)的熱化學(xué)方程式
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+206.1kJ?mol-1
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+206.1kJ?mol-1
.
(4)有人設(shè)想尋求合適的催化劑和電極材料,以N
2、H
2為電極反應(yīng)物,以HCl-NH
4Cl為電解質(zhì)溶液制取新型燃料電池.請(qǐng)寫出該電池的正極反應(yīng)式
N2+6e-+8H+=2NH4+
N2+6e-+8H+=2NH4+
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