工业合成氨是解决人类的生存问题。回答下列问题：(1)科学家研究利用铁触媒催化合成氨的反应历...

工业合成氨是解决人类的生存问题。回答下列问题：

(1)科学家研究利用铁触媒催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用“ad”表示，对图中线间距离窄小的部分，其能量差用的方式表示。由图可知合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的=_______kJ·mol－1，反应速率最慢的步骤的化学方程式为____________。

(2)工业合成氨反应为：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，当进料体积比V(N2)：V(H2)=1：3时，平衡气体中NH3的物质的量分数随温度和压强变化的关系如图所示：

则500℃时：

①平衡常数KP(30MPa)________KP(100MPa)。(填“＜”、“=”、“＞”)

②30MPa时，氢气的平衡转化率为_________(结果保留3位有效数字)。用平衡分压表示平衡常数KP=_______________(列出计算式即可，不必化简)。

(3)科学家利用电解法在常温常压下实现合成氨，工作时阴极区的微观反应过程如图所示，其中电解液为溶解有三氟甲磺酸锂和乙醇的有机溶液。

①阴极区生成NH3的电极反应式为_____________。

②下列说法正确的是_______________(填标号)。

A.三氟甲磺酸锂的作用是增强导电性

B.选择性透过膜可允许N2和NH3通过，防止H2O进入装置

C.保持电流强度不变，升高溶液的温度，可以加快电解反应的速率

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合成氨是目前最有效工业固氮的方法，解决数亿人口生存问题。回答下列问题：

(1)科学家研究利用铁触媒催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用“ad”表示。

由图可知合成氨反应N2(g)+H2(g)NH3(g)的∆H=___ kJ·mol-1。该历程中反应速率最慢的步骤的化学方程式为___。

(2)工业合成氨反应为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，当进料体积比V(N2)：V(H2)=1：3时平衡气体中NH3的物质的量分数随温度和压强变化的关系如图所示：

①500℃时，反应平衡常数Kp(30MPa)___ Kp(100MPa)。（填“<”、“=”、“>”）

②500℃、30MPa时，氢气的平衡转化率为___（保留2位有效数字），Kp=___(MPa)-2（列出计算式）。

(3)科学家利用电解法在常温常压下实现合成氨，工作时阴极区的微观示意如图，其中电解液为溶解有三氟甲磺酸锂和乙醇的惰性有机溶剂。

①阴极区生成NH3的电极方程式为___。

②下列说法正确的是___（填标号）。

A．三氟甲磺酸锂的作用是增强导电性

B．该装置用金(Au)作催化剂目的是降低N2的键能

C．选择性透过膜可允许N2和NH3通过，防止H2O进入装置

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研究氮及其化合物的性质及转化，对研究自然界中氮的循环有着重大的意义。

I.合成氨反应历程研究

(1)科学家研究利用铁触媒合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用“ad”表示。

由图可知合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的∆H=__kJ·mol-1。该历程中速率最慢的一步的化学方程式为__。

II.对NO与O2反应的研究

(2)用Pl-g-C3N4光催化氧化法脱除NO的过程如图所示。在酸性水溶液中，光催化脱除原理和电化学反应原理类似。g-C3N4端的反应为O2+2H++2e-=H2O2，则Pl端的反应为__。

(3)在一定条件下，将2molNO和1molO2通入恒容密闭容器中进行反应。在不同温度下，测得平衡时体系中NO、O2、NO2的物质的量与温度的关系如图所示。

(已知：容器中发生两个反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)　　 ∆H˂0和2NO2(g)N2O4(g)　　 ∆H˂0)

①曲线c代表__的物质的量与温度的关系，x点对应的O2的转化率为__。

②下列说法正确的是__。

A.2NO+O22NO2的平衡常数：x点＞y点

B.y点时2NO+O22NO2的反应速率：v正＜v逆

C.x点对应的NO的物质的量分数为

D.400～1200℃时，随温度升高，N2O4体积分数不断增大

III.对NO与Cl2物反应及产物NOCl(亚硝酰氯)的研究

(4)NOCl可由NO与Cl2制得，化学方程式为2NO(g)+Cl2(g)2NOCl　　 ΔH=-111kJ/mol。在295K时，其反应物浓度与反应速率关系的数据如下：

反应物浓度与反应速率关系式为v(Cl2)=k·cm(NO)cn(Cl2)，式中速率常数k=Ae-Ea/RT，其中Ea为活化能，A、R均为大于0的常数，T为温度)。则此条件下k的数值为__，若要使k增大，可采取的措施有__、__。

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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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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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甲酸被认为是理想的氢能载体，我国科技工作者运用DFT计算研究单分子HCOOH在催化剂表面分解产生H2的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注｡

回答下列问题：

(1)该历程中决速步骤的能垒(活化能)E正=__________eV，该步骤的反应方程式为__________｡

(2)甲酸分解制氢气的热化学方程式为__________｡

(3)在温度为383K､压强为p0时，将一定量的HCOOH气体充入一个盛有催化剂的刚性容器中，达到平衡时，H2的分压为0.55p0，则该反应α(HCOOH)=______________，该温度下的压强平衡常数Kp=__________ (计算结果保留2位有效数字)｡

(4)HCOOH的分解存在副反应HCOOH(g)CO(g)+H2O(g)｡

已知H2的选择性=能够增大H2选择性的可能方法是____｡

(5)甲酸作为直接燃料电池的燃料具有能量密度高的优点｡若电解质溶液显酸性，甲酸直接燃料电池的负极反应式为__________，该电池的理论输出电压为1.48V，能量密度E=________kW·h/kg(能量密度=电池输出电能/燃料质量，1kW·h=3.6×106J)｡

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工业上可采用CH3OHCO+2H2的方法来制取高纯度的CO和H2。我国科研人员通过计算机模拟，研究了在钯基催化剂表面甲醇制氢的反应历程如图所示，其中吸附在钯催化剂表面上的物种用标注。下列说法正确的是（　　 ）

已知：甲醇(CH3OH)脱氢反应的第一步历程，有两种可能方式：

方式Ⅰ：CH3OH*→CH3O*+H*　　　 Ea=+103.1 kJ·mol-1

方式Ⅱ：CH3OH*→CH3*+OH*　　　 Eb=+249.3 kJ·mol-1

A.CH3OH*→CO*+2H2(g)的ΔH>0

B.①②都为O-H键的断裂过程

C.由活化能E值推测，甲醇裂解过程主要历经的方式应为Ⅱ

D.放热最多阶段的化学方程式为CHO*+3H*→CO*+4H*

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铁及其化合物在生活、生产中有着广泛的应用。

Ⅰ．铁触媒(＋2价铁和＋3价铁组成的氧化物)是工业合成氨的催化剂。某学习小组用下列流程测定铁触媒的含铁量。根据题意回答相关问题：

（1）步骤①中需用1.50 mol·L^－1的硫酸100mL，若用18.4mol·L^－1的浓硫酸来配制，则需要用量筒量取浓硫酸________mL

（2）步骤②通入Cl₂的目的是________（用离子方程式表示）

（3）步骤④后需用________(填仪器名称)取25.00mL稀释后溶液。

（4）步骤⑤消耗0.10mol·L^－1的Na₂SO₃溶液25.00mL，则铁触媒中铁的质量分数为。

Ⅱ．目前的研究表明，铁的某些含氧酸盐可用于工业废水、废气的处理。

（1）用K₂FeO₄处理中性废水时与水反应生成氢氧化铁胶体，并放出无色无味的气体和其它物质，写出反应的离子反应方程式________，处理废水时既利用K₂FeO₄强氧化性，又利用生成氢氧化铁胶体的 作用。

（2）MFe₂O₄可以与氢气反应制备新型纳米材料氧缺位铁酸盐MFe₂O_x (3<x<4)，其中M表示+2价的金属元素，常温下，MFe₂O_x能使工业废气中的SO₂转化为S，达到回收硫、净化空气目的，转化过程表示如下：

则可以判断x________y，氧化性：MFe₂O_y________SO₂（填“＞”、“＜”或“=”）

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合成氨工业采用铁触媒作催化剂，这是因为(　　)

A．能提高H₂的转化率

B．能提高平衡时NH₃的百分含量

C．能提高N₂的利用率

D．能加快反应速率

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自然界氮的循环过程如图．回答下列问题。

（1）上图中包含了_____种氮的固定方式，写出属于雷电作用固氮的化学方程式________。

（2）合成氮反应常用铁触媒催化剂，下列关于催化剂的说法不正确的是______。

A．可以加快反应速率　　　　　　　　　 B．可以改变反应热

C．可以减少反应中的能耗　　　　　　 D.可以增加活化分子的数目

（3）氮的循环中，亚硝酸盐是重要的一环，利用化合价可推知亚硝酸盐具有_____性和_____性，亚硝酸盐和酸性高锰酸钾反应的离子方程式为__________________。

（4）某同学加热Fe(NO3)2时，发现得到了红色固体和红色气体，且所得气体被水充分吸收后体积少于原体积的l/3，Fe(NO3)2热分解的化学方程式为_______________。

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