我国科学家以MoS2为催化剂,在不同电解质溶液中实现常温电催化合成氨,其反应历程与相对能量模拟计算结果如图。下列说法错误的是( )
A. Li2SO4溶液利于MoS2对N2的活化
B. 两种电解质溶液环境下从N2→NH3的焓变不同
C. MoS2(Li2SO4溶液)将反应决速步(*N2→*N2H)的能量降低
D. N2的活化是N≡N键的断裂与N—H键形成的过程
高三化学单选题中等难度题
我国科学家以MoS2为催化剂,在不同电解质溶液中实现常温电催化合成氨,其反应历程与相对能量模拟计算结果如图。下列说法错误的是( )
A. Li2SO4溶液利于MoS2对N2的活化
B. 两种电解质溶液环境下从N2→NH3的焓变不同
C. MoS2(Li2SO4溶液)将反应决速步(*N2→*N2H)的能量降低
D. N2的活化是N≡N键的断裂与N—H键形成的过程
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我国科学家以MoS2为催化剂,在不同电解质溶液中实现常温电催化合成氨,其反应历程与相对能量模拟计算结果如图。下列说法错误的是( )
A. Li2SO4溶液利于MoS2对N2的活化
B. 两种电解质溶液环境下从N2→NH3的焓变不同
C. MoS2(Li2SO4溶液)将反应决速步(*N2→*N2H)的能量降低
D. N2的活化是N≡N键的断裂与N—H键形成的过程
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我国科学家以MoS2为催化剂,在不同电解质溶液中实现常温电催化合成氨,其反应历程与相对能量模拟计算结果如图。下列说法错误的是( )
A. Li2SO4溶液利于MoS2对N2的活化
B. 两种电解质溶液环境下从N2→NH3的焓变不同
C. MoS2(Li2SO4溶液)将反应决速步(*N2→*N2H)的能量降低
D. N2的活化是N≡N键的断裂与N—H键形成的过程
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我国科学家以MoS2为催化剂,在不同电解质溶液中实现常温电催化合成氨,其反应历程与相对能量模拟计算结果如图。下列说法错误的是( )
A. Li2SO4溶液利于MoS2对N2的活化
B. 两种电解质溶液环境下从N2→NH3的焓变不同
C. MoS2(Li2SO4溶液)将反应决速步(*N2→*N2H)的能量降低
D. N2的活化是N≡N键的断裂与N—H键形成的过程
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氨和甲烷等原料在工业生产中发挥着重要的作用。
Ⅰ.我国科学家以MoS2 为催化剂,通过调节催化剂/电解质的表界面相互作用,在不同电解质溶液中实现常温电催化合成氨,其反应历程与相对能量模拟计算结果如图所示。
(1)将Na2SO4 溶液换成Li2SO4 溶液后,反应速率明显加快的主要原因是加快了下列____________转化的反应速率(填标号)。
A.N2→*N2 B.*N2→*N2H C.*N2H3→*N D.*NH→*NH2
Ⅱ. 甲烷水蒸气的重整反应是工业制备氢气的重要方式,其化学反应方程式为CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。回答下列问题:
(2)已知:CH4(g)+2O2(g)= CO2(g)+ 2H2O(l) ΔH1=akJ·mol—1,
2CO(g)+O2(g)= 2CO2(g) ΔH2=b kJ·mol—1,
2H2(g) +O2(g)=2 H2O (l) ΔH3=c kJ·mol—1
CO(g)+ H2O(g)= CO2(g)+ H2 (g) ΔH4=d kJ·mol—1
则甲烷水蒸气重整反应的ΔH=____________kJ·mol—1(用字母a、b、c、d表示)通过计算机模拟实验,对400~1200℃、操作压强为0.1MPa条件下,不同水碳比(1~10)进行了热力学计算,反应平衡体系中H2物质的量分数与水碳比、平衡温度的关系如图所示:
①结合如图回答:当平衡温度一定时,H2的物质的量分数与水碳比(1~10)的关系是________,其原因是_____________。
②若密闭容器中仅发生CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),平衡温度为750℃,水碳比为1.0时,H2的物质的量分数0.5,甲烷的转化率为___________,其压强平衡常数Kp为________;用气体分压表示反应速率方程为v=k p(CH4)·p—1(H2),则此时反应速率v=_________。(已知:气体分压=气体的物质的量分数×总压,速率方程中k 为速率常数)。
Ⅲ.利用天然气合成氨,并生产尿素的流程如下:
(3)“电化学转化与分离”装置如图,混合气中CO转化成CO2的电极反应式为______。
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氨在国民经济中占有重要地位。
(1)已知:
则的________。
(2)的活化能,则氨分解反应:的活化能________。
(3)我国科学家以为催化剂,在不同电解质溶液中实现常温电催化合成氨,其反应历程与相对能量模拟计算结果如图。
在________填“”或“”溶液中催化效果更好;在溶液与溶液中,反应中的________填“前者大”“后者大”或“一样大”。
(4)时,在一体积为2L的恒容刚性密闭容器中发生反应:。改变反应的一个条件,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段体系中各物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示:
①内,________。
②时,第Ⅰ阶段的平衡常数为________保留2位有效数字。
③第Ⅱ阶段平衡时与的物质的量之比为________。
④比较第Ⅱ阶段平衡常数和第Ⅲ阶段平衡常数的大小:________填“”“”或“”,判断的依据是____________________。
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我国科学家结合实验与计算机模拟结果,研究了在铁掺杂W18O49纳米反应器催化剂表面上实现常温低电位合成氨,获得较高的氨产量和法拉第效率。反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。
(1)需要吸收能量最大的能垒(活化能)E=__ev,该步骤的化学方程式为___;
(2)对于合成氨反应N2+3H22NH3,在标况下,平衡常数Kθ=,其中pθ为标准压强(1×105Pa),p(NH3)、p(N2)和p(H2)为各组分的平衡分压[已知p(NH3)=x(NH3)p,其中p为平衡总压,x(NH3)为平衡系统中NH3的物质的量分数]。
①若起始N2和H2物质的量之比为1:3,反应在恒定温度和标准压强下进行,达到平衡时H2的转化率为ɑ,则Kθ=___(用含ɑ的最简式表示)。
②图中可以示意标准平衡常数Kθ随温度T变化趋势的是___(填序号).
(3)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子,示意图如图所示。
该电池工作时,正极的电极反应为___。中间所用的交换膜应该为___(填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”或“质子交换膜”)。相比现有工业合成氨,该方法的优点是:___。(任写一条)
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我国科学家成功地在铁掺杂W18O49纳米催化剂表面常温下获得较高的氨产量,反应历程如图所示(★表示被吸附在催化剂表面的物种)。下列说法错误的是
A.需要吸收能量的最大能垒(活化能)E=1.54eV
B.吸收能垒为1.29 eV步骤的反应为H5N2★=NH3+H2N★
C.选择镍掺杂W18O49纳米催化剂获得反应历程与上述不同
D.投料比[]越大,单位时间内合成氨的产量越高
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氨在化肥生产、储氢及环境治理等领域发挥着重要作用。
(1)中科院固体研究所的赵惠军和张海民研究团队以MoS2为催化剂,通过调节催化剂/电解质的表界面相互作用,在不同电解质溶液中实现常温电催化合成氨,其反应历程与相对能量模拟计算结果如图1。将Na2SO4溶液换成Li2SO4溶液后,反应速率明显加快的主要原因是加快了下列__转化的反应速率(填标号)。
A.N2→*N2 B.*N2→*N2H C.*N2H3→*N D.*NH→*NH2
(2)2017年Dr.KatsutoshiNagaoka等带领的研究团队开发了一种可以“快速启动的氨制氢工艺”。
已知:NH3(g)=H2(g)+N2(g) ΔH1=+45.9kJ·mol-1
NH3(g)+O2(g)=H2O(g)+N2(g) ΔH2=-318kJ·mol-1
则快速制氢反应NH3(g)+O2(g)=H2(g)+H2O(g)+N2(g)的ΔH=___kJ·mol-1。
(3)氨在高温下分解可以产生氢气和氮气。1100℃时,在钨丝表面NH3分解的半衰期(浓度减小一半所需时间)如下表所示:
表中的t5的值为___。c(NH3)的值从2.28×10-3变化至1.14×10-3的过程中,平均反应速率v(H2)=___ mol·L-1·s-1(保留三位有效数字)。
(4)氨催化氧化时会发生两个竞争反应:
Ⅰ:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-905.0kJ·mol-1
Ⅱ:4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1266.6kJ·mol-1
为分析某催化剂对反应的选择性,在1L密闭容器中存入1mol氨气和2mol的氧气,测得有关物质的物质的量随温度变化的关系如图2。
①该催化剂在低温时,选择反应___(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②520℃时,4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)的平衡常数K=___(只需列出数字计算式,无需计算结果)。
(5)华南理工大学提出利用电解法制H2O2并用产生的H2O2处理废氨水,装置如图3所示。
①IrRu惰性电极有吸附O2的作用,该电极上的反应为__。
②理论上电路中每转移3mol电子,最多可以处理NH3·H2O的物质的量为__。
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我国科学家实现了在铜催化剂条件下将DMF[(CH3)2NCHO]转化为三甲胺[N(CH3)3]。计算机模拟单个DMF分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示,下列说法正确的是
A.该历程中最小能垒的化学方程式为 (CH3)2NCH2OH*=(CH3)2NCH2+OH*
B.该历程中最大能垒(活化能)为2.16eV
C.该反应的热化学方程式为(CH3)2NCHO(g)+2H2(g)=N(CH3)3(g)+H2O(g) ΔH=-1.02ev•mol-1
D.增大压强或升高温度均能加快反应速率,并增大DMF平衡转化率
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