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據(jù)統(tǒng)計(jì),有90%以上的工業(yè)過程需要使用催化劑,因此,催化劑的研究已成為重要課題。
Ⅰ.結(jié)合實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果,研究了N2與H2在固體催化劑表面合成NH3的反應(yīng)歷程。圖1為反應(yīng)歷程中的勢能面圖(部分?jǐn)?shù)據(jù)省略),其中吸附在催化劑表面的物種用*標(biāo)注。
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(1)氨氣的脫附是
吸熱
吸熱
(填“吸熱”或“放熱”)過程,合成氨的熱化學(xué)方程式為
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)ΔH=-92kJ?mol-1
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)ΔH=-92kJ?mol-1
。
(2)向某容器中充入物質(zhì)的量之比為1:3的N2和H2,在不同條件下反應(yīng)相同的時間,得到NH3的體積分?jǐn)?shù)如圖2所示。
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①圖中曲線Ⅰ與Ⅱ
不能
不能
(填“能”或“不能”)表示不同的壓強(qiáng)條件下反應(yīng)得出的兩條曲線。
②a點(diǎn)時正、逆反應(yīng)速率大?。簐
(填“>”、“<”或“=”)v。
③若容器體積恒為1L,N2和H2的總物質(zhì)的量為4mol,則T4K時該反應(yīng)的平衡常數(shù)為
1
12
1
12
。
(3)美國化學(xué)家發(fā)明了一種新型催化劑可以在常溫下合成氨,將其附著在電池的正、負(fù)極上實(shí)現(xiàn)氮的電化學(xué)固定,其裝置示意圖如圖3所示,則開始階段正極反應(yīng)式為
N2+8H++6e-=2
NH
+
4
N2+8H++6e-=2
NH
+
4
;忽略過程中溶液體積變化,當(dāng)電池中正極區(qū)溶液pH=7時,溶液中NH3?H2O的濃度為
5×10-3mol?L-1
5×10-3mol?L-1
(Kb=2×10-5)。
Ⅱ.用催化劑催化CO2加氫合成乙烯的過程中,還會生成CH4、C3H6、C4H8等副產(chǎn)物,在催化劑中添加Na、K、Cu助劑(助劑也起催化作用)可改變反應(yīng)的選擇性(選擇性指的是轉(zhuǎn)化的CO2中生成C2H4的百分比)。在其他條件相同時,添加不同助劑,經(jīng)過相同時間后測得CO2轉(zhuǎn)化率和各產(chǎn)物的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)如表所示。
助劑 CO2轉(zhuǎn)化率(%) 各產(chǎn)物在所有產(chǎn)物中的占比(%)
C2H4 C3H6 其他
Na 42.5 35.9 39.6 24.5
K 27.2 75.6 22.8 1.6
Cu 9.8 80.7 12.5 6.8
(4)欲提高單位時間內(nèi)乙烯的產(chǎn)量,在Fe3(CO)12/ZSM-5中添加
K
K
助劑效果最好。

【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的計(jì)算
【答案】吸熱;N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)ΔH=-92kJ?mol-1;不能;>;
1
12
;N2+8H++6e-=2
NH
+
4
;5×10-3mol?L-1;K
【解答】
【點(diǎn)評】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:30引用:1難度:0.3
相似題
  • 1.氫氣最早于16世紀(jì)被人工制取出來,氫氣是一種清潔能源。
    (1)利用光伏電池電解水制H2是氫能的重要來源。已知:H-H鍵、O=O鍵、H-O鍵的鍵能依次為436kJ?mol-1、495kJ?mol-1、463kJ?mol-1。則2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=
     
    kJ?mol-1。
    (2)T1℃時,向5L恒容密閉容器中充入0.5molCH4,只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H4(g)+2H2(g),達(dá)到平衡時,測得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的轉(zhuǎn)化率為
     
    ;保持其他條件不變,溫度改為T2℃,經(jīng)25s后達(dá)到平衡,測得c(CH4)=2c(C2H4),則0~25s內(nèi)v(C2H4)=
     
    mol?L-1?s-1。
    (3)CH4分解時幾種氣體的平衡分壓(pPa)的對數(shù)值lgp與溫度的關(guān)系如圖所示。
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    ①T℃時,向一恒容密閉容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
     
    (填“>”或“<”)0,此時的平衡常數(shù)Kp=
     
    (用平衡分壓代替濃度進(jìn)行計(jì)算)Pa2。
    ②若只改變一個反應(yīng)條件使Kp變大,則該條件是
     
    (填標(biāo)號)。
    A.減小C2H2的濃度
    B.升高溫度
    C.增大壓強(qiáng)
    D.加入合適的催化劑
    (4)工業(yè)上,以KNH2和液氨為電解質(zhì),以石墨為電極,電解液氨制備H2。陽極的電極反應(yīng)式為
     
    ,一段時間后陰、陽兩極收集到的氣體質(zhì)量之比為
     

    發(fā)布:2025/1/4 8:0:1組卷:9引用:3難度:0.5
  • 2.反應(yīng) 4A(g)+5B(g)?4C(g)+6D(g)在 5L 的密閉容器中進(jìn)行,半分鐘后,C 的物質(zhì)的量增 加了 0.30mol。下列敘述正確的是( ?。?/h2>

    發(fā)布:2024/12/30 19:30:2組卷:59引用:6難度:0.6
  • 3.將等物質(zhì)的量的A、B混合于2L的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):3A(g)+B(g)?xC(g)+2D(g),經(jīng)5min后,測得D的濃度為0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反應(yīng)速率為0.1mol/(L?min).求:
    (1)此時A的濃度c(A)=
     
    mol/L,反應(yīng)開始前容器中的A、B的物質(zhì)的量:n(A)=n(B)=
     
    mol;
    (2)B的平均反應(yīng)速率v(B)=
     
    mol/(L?min);
    (3)x的值為
     

    發(fā)布:2024/12/30 19:0:1組卷:163引用:26難度:0.3
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