合成氨尿素工业生产过程中涉及的物质转化过程如下图所示。(1)天然气在高温、催化剂作用下与水蒸气反应生成H2和CO的化学方程式为_________________

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合成氨尿素工业生产过程中涉及的物质转化过程如下图所示。

(1)天然气在高温、催化剂作用下与水蒸气反应生成H₂和CO的化学方程式为___________________________________。
(2)在合成氨生产中，将生成的氨气及时从反应后的气体中分离出来。运用化学平衡的知识分析这样做是否有利于氨的合成，说明理由：___________。
(3)下图为合成氨反应在不同温度和压强、使用相同催化剂条件下，初始时氮气、氢气的体积比为1：3时，平衡混合物中氨的体积分数。

①若分别用v_A(NH₃)和v_B(NH₃)表示从反应开始至平衡状态A、B时的化学反应速率，则v_A(NH₃)________v_B(NH₃)(填“>”、“<”或“＝”)。
②在相同温度下，当压强由p₁变为p₃时，合成氨反应的化学平衡常数________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
③在250°C、1.0×10⁴kPa下，H₂的转化率为________%(计算结果保留小数点后1位)。

答案

(1)CH₄＋H₂O(g)CO＋3H₂
(2)移走氨气，减小生成物浓度，平衡右移，有利于氨的合成
(3)①<　②不变　③66.7

解析

(1)由原子守恒可写出：CH₄＋H₂O(g)CO＋3H₂。(2)从反应体系中移走氨气，减小了生成物浓度，平衡向右移动，利于NH₃生成。(3)化学平衡常数只和温度有关，改变压强，化学平衡常数不变。由图示可知250°C、1.0×10⁴ kPa时，平衡混合物中NH₃占50%，设N₂的转化量为x，则：
N₂　＋　3H₂2NH₃
起始：  1       3      0
转化：  x       3x     2x
平衡：  1－x  3－3x  2x
即： ×100%＝50%，解得x＝2/3，
故a(H₂)＝ ×100%≈66.7%。