Question

合成氨尿素工業(yè)生產(chǎn)過程中涉及的物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程如下圖所示。

(1)天然氣在高溫、催化劑作用下與水蒸氣反應(yīng)生成H₂和CO的化學(xué)方程式為___________________________________。
(2)在合成氨生產(chǎn)中，將生成的氨氣及時從反應(yīng)后的氣體中分離出來。運用化學(xué)平衡的知識分析這樣做是否有利于氨的合成，說明理由：___________。
(3)下圖為合成氨反應(yīng)在不同溫度和壓強、使用相同催化劑條件下，初始時氮氣、氫氣的體積比為1：3時，平衡混合物中氨的體積分數(shù)。

①若分別用v_A(NH₃)和v_B(NH₃)表示從反應(yīng)開始至平衡狀態(tài)A、B時的化學(xué)反應(yīng)速率，則v_A(NH₃)________v_B(NH₃)(填“>”、“<”或“＝”)。
②在相同溫度下，當(dāng)壓強由p₁變?yōu)閜₃時，合成氨反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)________(填“變大”、“變小”或“不變”)。
③在250°C、1.0×10⁴kPa下，H₂的轉(zhuǎn)化率為________%(計算結(jié)果保留小數(shù)點后1位)。

Answer 1

(1)CH₄＋H₂O(g)CO＋3H₂
(2)移走氨氣，減小生成物濃度，平衡右移，有利于氨的合成
(3)①<�、诓蛔儭、�66.7

(1)由原子守恒可寫出：CH₄＋H₂O(g)CO＋3H₂。(2)從反應(yīng)體系中移走氨氣，減小了生成物濃度，平衡向右移動，利于NH₃生成。(3)化學(xué)平衡常數(shù)只和溫度有關(guān)，改變壓強，化學(xué)平衡常數(shù)不變。由圖示可知250°C、1.0×10⁴ kPa時，平衡混合物中NH₃占50%，設(shè)N₂的轉(zhuǎn)化量為x，則：
N₂　＋　3H₂2NH₃
起始：  1       3      0
轉(zhuǎn)化：  x       3x     2x
平衡：  1－x  3－3x  2x
即： ×100%＝50%，解得x＝2/3，
故a(H₂)＝ ×100%≈66.7%。