氨在國民經(jīng)濟中占有重要的地位,2008年,我國氨產(chǎn)量接近500萬噸.下圖是合成氨的簡要流程.
(1)下表是空氣中部分氣體的沸點.將空氣液化加熱分餾,依據(jù)下表數(shù)據(jù)判斷,最先氣化得到的氣體是
氦氣
氦氣
.
氣體名稱 |
氨氣 |
氧氣 |
氦氣 |
氖氣 |
氬氣 |
氪氣 |
氚氣 |
沸點/℃ |
-196 |
-183 |
-269 |
-264 |
-186 |
-153 |
-108 |
(2)天然氣、重油、煤都可以與水反應(yīng)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 |
28×109 |
38×109 |
48×109 |
①依據(jù)上表信息,你認(rèn)為采用
天然氣
天然氣
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(yīng)生成氫氣和一氧化碳的化學(xué)方程式:
.
③已知C(s)、CO(g)和H
2(g)完全燃燒的熱化學(xué)方程式分別為:
C(s)+O
2(g)═CO
2(g)△H=-394kJ?mol
-1;
2CO(g)+O
2(g)═2CO
2(g)△H=-566kJ?mol
-1;
2H
2(g)+O
2(g)═2H
2O(g)△H=-484kJ?mol
-1;
試寫出由C于水蒸氣在高溫條件下反應(yīng)生成氫氣與一氧化碳的熱化學(xué)方程式
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+131kJ?mol-1
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+131kJ?mol-1
.
(3)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(yīng)應(yīng)達(dá)到平衡時的一些實驗數(shù)據(jù).
NH3含量% 壓強/MPa
溫度/℃ |
0.1 |
10 |
20 |
30 |
60 |
100 |
200 |
15.3 |
81.5 |
86.4 |
89.9 |
95.4 |
98.8 |
300 |
2.2 |
52.0 |
64.2 |
71.0 |
84.2 |
92.6 |
400 |
0.4 |
25.1 |
38.2 |
47.0 |
65.2 |
79.8 |
500 |
0.1 |
10.6 |
19.1 |
26.4 |
42.2 |
57.5 |
600 |
0.05 |
4.5 |
9.1 |
13.8 |
23.1 |
31.4 |
①依據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷,合成氨反應(yīng)N
2+3H
22NH
3的△H
<
<
(填“>”、“<”或“無法判斷”)0,請簡要說明理由
相同條件下,升高溫度,NH3含量減小,平衡左移,逆反應(yīng)吸熱,正反應(yīng)放熱
相同條件下,升高溫度,NH3含量減小,平衡左移,逆反應(yīng)吸熱,正反應(yīng)放熱
;
②該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為
.
③在300℃、10MPa下,合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡時,混合氣體的體積是反應(yīng)開始時的
0.66
0.66
倍.