(12分)合成氨生产技术的创立开辟了人工固氮的途径,对化学工业技术也产生了重大影响。合成氨反应的化学方程式为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ,△H=-92.2kJ/mol。合成氨工业中原料气N2可从空气中分离得到,H2可用甲烷在高温下与水蒸气反应制得。我国合成氨工业目前的生产条件为:催化剂-铁触媒,温度-400~500℃,压强-30~50MPa。回答下列问题:
(1)合成氨工业中原料气压缩到30~50MPa的原因是
。从平
衡移动原理分析,低温有利于原料气的转化,实际生产中采用400~500℃的高温,
原因之一是考虑到催化剂的催化活性,原因之二是
。
(2)500℃、50MPa时,在容积为VL的容器中加入n mol N2、3n mol H2,反应达平衡后
测得平衡常数为K1,此时N2的转化率为x。则K1和x的关系满足K1=
。
若温度为400℃,平衡常数为K2,则K1 K2(填“<”、“=”或“>” )
(3)甲烷在高温下与水蒸气反应的热化学反应方程式为:
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g);△H kJ·mol-1。
又已知: H2(g) +1/2 O2(g)== H2O(l);△H1=-285.8kJ/mol
CO(g)
+ 1/2 O2(g)=CO2(g);△H2=-283.0kJ/mol
CH4(g)
+2 O2(g)== CO2(g)+ 2H2O(l);△H3=-890.3kJ/mol
H2O(g)==
H2O(l); △H4=-44.0kJ/mol
①写出H2(g)完全燃烧生成气态水的热化学方程式
。
②CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g); △H= kJ/mol