合成氨反应原理为：N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）△H=-92.4kJ•mol-1一种工业合成氨的简易流程图如图1所示：（1）步骤Ⅱ中制氢气原理如下：①CH4（g）+H2O（g）⇌CO（g）+3H2（g）△H=+206.4kJ•mol-1②|初中化学问答-百百课问答网

合成氨反应原理为：N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）△H=-92.4kJ•mol-1一种工业合成氨的简易流程图如图1所示：（1）步骤Ⅱ中制氢气原理如下：①CH4（g）+H2O（g）⇌CO（g）+3H2（g）△H=+206.4kJ•mol-1②

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问题描述：

合成氨反应原理为：N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）△H=-92.4kJ•mol-1一种工业合成氨的简易流程图如图1所示：

（1）步骤Ⅱ中制氢气原理如下：

①CH4（g）+H2O（g）⇌CO（g）+3H2（g）△H=+206.4kJ•mol-1

②CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）△H=-41.2kJ•mol-1

对于反应①，一定可以提高平衡体系中H2百分含量，又能加快反应速率的措施是___．

a．升高温度 b．增大水蒸气浓度 c．加入催化剂 d．缩小容器的体积

利用反应②，将CO进一步转化，可提高H2产量．若2mol CO和H2的混合气体（CO的体积分数为20%）与H2O反应，得到2.2mol CO、CO2和H2的混合气体，则CO转化率为___．

（2）图2中表示500℃、60.0MPa条件下，原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系．根据图中a点数据计算H2的平衡体积分数：___．

（3）上述流程图中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是（填序号）___．简述两点本流程中提高合成氨原料总转化率的方法：___．

付鸣回答：

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　　（1）反应①CH4（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+3H2（g）△H=+206.4kJ•mol-1，是气体体积增大的吸热反应，一定可以提高平衡体系中H2百分含量，说明平衡正向进行，又能加快反应速率，说明影响反应速率的条件可以是升温、加压、增大浓度等，分析反应特征可知反应正向进行且反应速率增大的只有升温平衡向吸热反应进行，平衡正向进行反应速率增大；　　a．反应是吸热反应，升高温度，反应速率增大，平衡正向进行，平衡体系中H2百分含量增大，故a正确；　　b．增大水蒸气浓度，平衡正向进行，反应速率增大，但平衡体系中H2百分含量不一定增大，故b错误；　　c．加入催化剂，改变反应速率不改变化学平衡，反应速率增大，氢气百分含量不变，故c错误；　　d．缩小容器的体积，增大了压强，平衡向着逆向移动，氢气百分含量减小，故d错误；　　利用反应②，将CO进一步转化，可提高H2产量，若：2molCO和H2的混合气体（CO的体积分数为20%）中CO为：2mol×20%=0.4mol，H2的物质的量为：2mol-0.4mol=1.6mol，与H2O反应，得到2.2molCO、CO2和H2的混合气体，该反应前后气体体积不变，增加的部分应该是起始的水蒸气的物质的量为：2.2mol-2mol=0.2mol，　　设转化的一氧化碳的物质的量为x，依据化学平衡三段式列式可得：　　 CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）　　起始量（mol）0.4 0.2+x 0 1.6 　　变化量（mol）x x x x 　　平衡量（mol）0.4-x 0.2 x x+1.6 　　则：0.4-x+x+x+1.6=2.2，　　x=0.2 　　则CO转化率为：0.2mol0.4mol