中国科学家在合成氨（N2+3H22NH3△H<0）反应机理研究中取得新进展，首次报道了Li...

中国科学家在合成氨（N2+3H22NH3△H<0）反应机理研究中取得新进展，首次报道了LiH-3d过渡金属这一复合催化剂体系，并提出了“氮转移”催化机理。如图所示，下列说法不正确的是

A.转化过程中有非极性键断裂与形成

B.复合催化剂降低了反应的活化能

C.复合催化剂能降低合成氨反应的焓变

D.低温下合成氨，能提高原料转化率

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中国科学家在合成氨（N2+3H22NH3△H<0）反应机理研究中取得新进展，首次报道了LiH-3d过渡金属这一复合催化剂体系，并提出了“氮转移”催化机理。如图所示，下列说法不正确的是

A.转化过程中有非极性键断裂与形成

B.复合催化剂降低了反应的活化能

C.复合催化剂能降低合成氨反应的焓变

D.低温下合成氨，能提高原料转化率

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合成氨对人类生存具有重大意义，反应为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　 ∆H

(1)科学家研究在催化剂表面合成氨的反应机理，反应步骤与能量的关系如图所示(吸附在催化剂表面的微粒用*标注，省略了反应过程中部分微粒)。

① NH3的电子式是_______。

② 写出步骤c的化学方程式_______。

③ 由图像可知合成氨反应的∆H______0(填“＞”、“＜”或“＝”)。

(2)传统合成氨工艺是将N2和H2在高温、高压条件下发生反应。若向容积为1.0 L的反应容器中投入5 mol N2、15 mol H2，在不同温度下分别达平衡时，混合气中NH3的质量分数随压强变化的曲线如图所示：

① 温度T1、T2、T3大小关系是_______。

② M点的平衡常数 K = _______(可用分数表示)。

(3)目前科学家利用生物燃料电池原理(电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子)，研究室温下合成氨并取得初步成果，示意图如下：

① 导线中电子移动方向是_______。

② 固氮酶区域发生反应的离子方程式是_______。

③ 相比传统工业合成氨，该方法的优点有_______。

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2007年诺贝尔化学奖授予埃特尔以表彰其对于合成氨反应机理的研究，氮气和氢气分子在催化剂表面的部分变化过程如图所示，下列说法不正确的是(　　 )

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　 △H = −92 kJ/mol

A.升高温度不能提高一段时间内NH3的产率

B.图①→②过程吸热，图②→③过程放热

C.N2在反应过程中三键均发生断裂

D.反应过程中存在−NH−、−NH2等中间产物

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科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。

(1)合成氨的原理为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4 kJ/mol，该反应的能量变化如图所示。

①在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E2的变化是　　　　 (填“增大”、“减小”或“不变”)。

②将0.3 mol N2和0.5 mol H2充入体积不变的密闭容器中，在一定条件下达到平衡，测得容器内气体压强变为原来的，此时H2的转化率为　　 ；欲提高该容器中H2的转化率，下列措施可行的是　　　　　　　 (填选项字母)。

A.向容器中按原比例再充入原料气

B.向容器中再充入一定量H2

C.改变反应的催化剂

D.液化生成物分离出氨

(2)根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3和TiO2)表面与水发生反应：

2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g)

ΔH=+1 530 kJ/mol

又知：H2O(l)H2O(g)　　　　 ΔH=+44.0 kJ/mol

则2N2(g)+6H2O(g)4NH3(g)+3O2(g) ΔH=　　　　 kJ/mol，该反应的化学平衡常数表达式为K　　　　　　 ，控制其他条件不变，增大压强，K值　　　 (填“增大”、“减小”或“不变”)。

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人工固氮是指将氮元素由游离态转化为化合态的过程。

I．最近一些科学家研究采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)实验氮的固定一电解法合成氨，大大提高了氮气和氢气的转化率。

总反应式为N2+3H22NH3。则在电解法合成氨的过程中，应将H2不断地通入_________极(填“阴”或“阳”)；

向另一电极通入N2，该电极的反应式为__________________________。

II．据报道，在一定条件下，N2在掺有少量氧化铁的二氧化钛催化剂表面能与水发生反应，主要产物为NH3相应的反应方程式为：2N2(g)+6H2O(g) 4NH3(g)+3O2(g) △H=Q

（1）上述反应的平衡常数表达式为_______________。

（2）取五份等体积N2和H2O的混合气体(物质的量之比均为1：3)，分别加入体积相同的恒容密闭容器中，在温度不相同的情况下发生反应，反应相同时间后，测得氮气的体积分数(N2)与反应温度T的关系曲线如下图所示，则上述反应的Q________0(填“＞”、“＜”或“=”)。

（3）若上述反应在有催化剂的情况下发生，则下图所示的a、b、c、d四条曲线中，能表示反应体系能量变化的是_______(填字母代号)，图中△H绝对值为1530kJ·mol-1。

III．目前工业合成氨的原理是：N2(g)+3H2 (g) 2NH3(g)△H=-93．0kJ·mol-1

回答下列问题：

结合II中的数据，则2H2 (g)+O2 (g)=2H2O (g)的△H=___________。

（2）在一定温度下，将1molN2和3mol H2混合置于体积不变的密闭容器中发生反应，达到平衡状态时，测得气体总物质的量为2．8mol。

①达平衡时，H2的转化率______________。

②在相同条件下，若起始时只将NH3置于该容器中，达到平衡状态时NH3的转化率为a2，当a1+a2=1时，则起始时NH3的物质的量n(NH3)= _________mol。

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某科研团队研制出“TM﹣LiH（TM表示过渡金属）”双催化剂体系，显著提高了在温和条件下氮气和氢气合成NH3的效率，原理示意如下：

下列分析不合理的是（　　）

A.状态Ⅰ，吸收能量并有N≡N键发生断裂 B.合成NH3总反应的原子利用率是100%

C.“TM﹣LiH”能降低合成氨反应的△H D.生成NH3：2LiNH+3H2═2LiH+2NH3

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某科研团队研制出“TM﹣LiH（TM表示过渡金属）”双催化剂体系，显著提高了在温和条件下氮气和氢气合成NH3的效率，原理示意如下：

下列分析不合理的是（　　）

A.状态Ⅰ，吸收能量并有N≡N键发生断裂 B.合成NH3总反应的原子利用率是100%

C.“TM﹣LiH”能降低合成氨反应的△H D.生成NH3：2LiNH+3H2═2LiH+2NH3

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欲提高合成氨：N₂＋3H₂2NH₃反应的反应速率，下列措施可行的是(　　)

①采用高温　②采用高压　③使用催化剂　④增大N₂的浓度　⑤增大H₂的浓度

A．①②③                 B．②③④                 C．①③⑥                 D．全部

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关于工业合成氨反应：N2＋3H22NH3，下列说法错误的是

A. 增大N2浓度可以使H2转化率达到100℅

B. 降低体系温度有利于平衡朝正反应方向移动

C. 使用合适的催化剂可以缩短到达平衡的时间

D. 升高温度能加快反应速率

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