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    1mol水蒸汽和炽热的焦炭反应生成水煤气，反应吸热131.4 kJ ·mol－1。利用该反应生成的氢气和空气中的氮气合成氨，其反应的△H＜0。氨可以用于制备硝酸。请回答：

    （1）生成水煤气的热化学方程式是                           ；

    （2）合成氨需要在较大的压力下进行的原因是                           ；

    （3）温度过高或过低对合成氨的影响是                           ；

    （4）由氨生成HNO3的各步反应的化学方程式是                           ；

    （5）某化肥厂由NH3制备HNO3，进而生产硝铵（NH4NO3）。假设由氨氧化生成HNO3的总产率是85%，而HNO3和NH3完全反应生成NH4NO3。列式计算：

    ①从NH3制取NH4NO3过程中，用于中和硝酸所需的氨占总的氨消耗量的分数；

    ②若氨的消耗总量为100 kg，可生产NH4NO3的量。

    （1）C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g），△H = +131.4 kJ ·mol－1

    （2）合成氨是体积减少的反应，加大压力有利于平衡向生成氨的方向移动

    （3）温度过低反应速率慢；合成氨为放热反应，温度过高反应向氨分解的方向进行

    （4）4NH3+5NO4NO+6H2O，2NO+O2=2NO2，3NO2+H2O=2HNO3+NO

    （5）①中和硝酸所需的氨占总的氨消耗量的分数为

    ②可生产NH4NO3：100kg×46%×=216kg


    解析:

    （1）根据题目的叙述和书写热化学方程式的步骤和注意事项，很容易的写出生成水煤气的热化学方程式为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)，△H = +131.4 kJ ·mol－1，注意焦炭的状态为固体，反应吸热△H 应为正值，反应的条件可以不用注明。

    （2）工业合成氨的化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，反应的特点是：正反应为气体体积减小的放热反应。因此根据平衡移动原理，应采用较大的压强，使平衡向生成氨的方向移动。

    （3）在工业上，选择反应条件是既要考虑反应速率，又要考虑反应的产率（即化学平衡）；还要考虑催化剂的催化活性问题。因此在合成氨工业中采用的温度为700K，因为在此温度时催化剂——铁触媒的催化活性最高，同时温度过低反应速率太小，温度过高不利于平衡向生成氨的方向移动。

    （4）工业制硝酸采用的是氨氧化法，其反应的化学方程式为4NH3+5NO4NO+6H2O，2NO+O2=2NO2，3NO2+H2O=2HNO3+NO。

    （5）①根据题目要求可知反应的关系为NH3～HNO3、NH3＋HNO3=NH4NO3，假设中硝酸所用的氨气的物质的量为1 mol，则中的硝酸为1 mol。根据题目生产硝酸时的总产率为85%，则生产这1 mol硝酸利用了氨的物质的量为，所以中和硝酸所需的氨占总的氨消耗量的分数为。

    ②根据上一问可知100kg氨中用于中和硝酸的氨有100kg×46%=46kg。则

    NH3＋HNO3=NH4NO3

    17           80

    46kg         m(NH4NO3)

    所以m(NH4NO3)==216kg。

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    （2）合成氨需要在较大的压力下进行的原因是                          ；

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    ①从NH3制取NH4NO3过程中，用于中和硝酸所需的氨占总的氨消耗量的分数；

    ②若氨的消耗总量为100 kg，可生产NH4NO3的量。

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