(11分)氨在国民经济中占有重要的地位,2008年,我国氨产量接近500万吨。下图是合成氨的简要流程。
(1)天然气、重油、煤都可以与水反应制得氢气。下表是某合成氨厂采用不同原料的相对投资和能量消耗。
原料[
| 天然气
| 重油
| 煤
|
相对投资费用
| 1.0
| 1.5
| 2.0
|
能量消耗/J·t—1
| 28109
| 38109
| 48109
|
①依据上表信息,你认为采用
为原料最好。
②请写出甲烷在高温、催化剂的作用下与水蒸气反应生成氢气和一氧化碳的化学方程式:
。
③已知C(s)、CO(g)和H
2(g)完全燃烧的热化学方程式分别为:
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="-484" kJ·mol
—1;
试写出由C与水蒸气在高温条件下反应生成氢气与一氧化碳的热化学方程式
。
(2)下表是在某种催化剂作用下用体积比为1:3的氮、氢混合气反应应达到平衡时的一些实验数据。
①依据表中数据判断,合成氨反应N
2+3H
2NH
3的△H
0(填“>”、“<”或“无法判断”
,请简要说明理由
;
②该反应的化学平衡常数表达式为
。
③在300℃、10MPa下,合成氨反应达到平衡时,混合气体的体积是反应开始时的
倍。