组卷网 > 高中化学综合库 > 化学反应原理 > 化学反应速率与化学平衡 > 影响化学反应速率的因素 > 影响化学反应速率的内因 > 活化能及其对反应速率的影响
题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:200 题号:19644864
工业合成氨是人工固氮研究的重要领域,回答下列问题:
(1)诺贝尔化学奖获得者格哈德·埃特尔确认了合成氨反应机理。673K时,各步反应的能量变化如图所示,其中吸附在催化剂表面上的粒子用“*”标注。
      
图中决速步骤的反应方程式为___________________,该步反应的活化能Ea=______ kJ·mol-1
(2)相同质量的同种催化剂,在载体上的分散度越高,催化作用越强,原因是_________________
NH3在少量某催化剂下分解的实验数据如下表:

反应时间/min

0

10

20

30

40

50

c( NH3)/mol·L-1

c0

0.9 c0

0.8 c0

0.7 c0

0.6 c0

0. 5 c0

分析表中数据可知,随着反应进行,c( NH3 )减小,平均反应速率____________(填“增大”、“减小”或“不变”),对该分析结果的合理解释是____________________
(3)在一定条件下,向某反应容器中投入4 mol N2和10 mol H2在不同温度下反应,平衡体系中氨的物质的量分数随压强变化曲线如图所示:
   
①T1、T2、T3中温度最高的是______,M点N2的转化率为_________________
②1939年捷姆金和佩热夫推出合成氨反应在接近平衡时净速率方程式为:v(NH3) =k1p(N2),k1、k2的分别为正反应和逆反应的速率常数;p(N2)、p(H2)、p(NH3)代表各组分的分压;α为常数。工业上以铁为催化剂,α=0.5,由M点数据计算=___________(MPa) -2

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解题方法
【推荐1】工业上可采用CH3OHCO+2H2来制取高纯度的CO和H2.我国学者采用量子力学方法,通过计算机模拟,研究了在钯基催化剂表面上甲醇制氢的反应历程,其中吸附在钯基催化剂表面上的物种用*标注。甲醇(CH3OH)脱氢反应的第一步历程,有两种可能的方式:
方式A:CH3OH*→CH3O*+H* Ea=+103.1kJ·mol-1
方式B:CH3OH*→CH+OH* Eb=+249.3kJ·mol-1
(1)实验证实甲醇裂解过程主要历经的方式为A,试推测可能的原因_______
(2)下图为计算机模拟的各步反应的能量变化示意图。

该历程中,放热最多的步骤的化学方程式为_______
(3)我国学者结合实验和计算机模拟结果,提出了CO2电还原制备CH3OH的机理,其部分反应历程如图所示,吸附在催化剂表面的物种用“•”标注。

其中CO2_______(填“阴极”或“阳极”)上发生反应;下列转化过程中,可能适合在高温条件下进行的是_______(填选项字母)。
A.CO2+6H→•CO2      B.•CO+•OH→•CO+•H2O
C.•OCH→•OCH2      D.•CH3OH→CH3OH
2023-05-24更新 | 179次组卷
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名校
【推荐2】某校化学小组探究酸性KMnO4溶液与H2O2溶液反应速率的影响因素。
(1)甲进行了实验I:常温下,向4mL不同浓度的H2O2溶液中滴入一滴0.04mL0.05mol/LKMnO4溶液[c(H+)=5.0mol/L],记录如下:
c(H2O2)/mol/L0.00100.00150.01250.03120.0440.0620
完全褪色时间/s2515122360370
无色气泡一样多
①请写出反应的离子方程式_______
②对于c(H2O2)增大引起的速率异常现象,根据上述实验结果,甲排除了一种可能,请用化学方程式表示这种可能性_______
③为了解释c(H2O2)增大到一定浓度后速率减小,乙查得了如下资料:
资料显示:c(H2O2)>0.02mol,H2O2溶液中存在平衡:2H2O2H4O4
请用平衡移动原理解释c(H2O2)=0.0312mol/L速率忽然减小的原因_______
(2)乙继续进行实验II,并记录如下:
操作现象
实验II往2mL0.2mol/LH2O2溶液中逐滴滴加0.05mol/LKMnO4[c(H+)=5.0mol/L]溶液第1-9滴溶液滴下,完全褪色所需时间很长;
第10滴溶液滴下迅速褪色。
整个过程中几乎无温度变化。
①对于第10滴溶液与H2O2溶液反应速率剧烈变化的原因,乙提出如下假设:_______
②乙设计实验方案证实了上述假设合理,请补全他的方案:
操作现象
实验III往2mL0.2mol/LH2O2溶液中滴入5滴0.05mol/LKMnO4[c(H+)=5.0mol/L]溶液完全褪色时间为t秒
实验IV往2mL0.2mol/LH2O2溶液中______________
(3)综合上述实验,对于酸性KMnO4溶液与H2O2溶液反应速率,丙进行了总结。下列因素一定能加快反应速率的是_______
a.增大KMnO4溶液浓度  b.增大H2O2溶液浓度   c.增大H2SO4浓度                    
d.加热适当温度      e.加入合适的催化剂
2022-08-21更新 | 866次组卷
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【推荐3】2021年7月,习近平总书记要求将碳达峰、碳中和落实情况纳入中央生态环境治理督察,实现无害化处理是环境治理的一个重要的方法。
已知:反应Ⅰ N2O(g) + CO(g) N2(g) + CO2(g) ΔH<0
(1)N2O和CO在Fe+作用下发生的反应分两步进行:
第一步:Fe+ + N2O → FeO+ + N2
第二步:FeO++ CO → Fe+ + CO2
反应过程的能量变化如图所示:

①决定总反应速率的是___________(填“第一步”或“第二步)
②下列有关说法正确的是___________
A.Fe+改变反应历程,也改变了反应的ΔH                    
B.升高温度,CO2的体积分数减小
C.FeO+是中间产物,也可叫作催化剂                           
D.第二步反应中有极性共价键的断裂和形成
(2)已知净反应速率(Δv):Δv=v() _ v() (v()、v()分别为正、逆反应速率)。
①关于反应Ⅰ在不同温度下,达到平衡时有:Δv (500 K) ___________Δv (550 K)(填“>”、“<”或“=”)
②反应Ⅰ的平衡常数为K1,请在图中画出pK(pK=—lgK1)随温度(T)的变化趋势___________

(3)草酸钙CaC2O4是陶瓷上釉时的重要原料之一,已知草酸钙在500℃时会发生如下的分解反应:反应Ⅱ CaC2O4 (s)CaCO3(s) + CO(g) 平衡常数K2=e,向1L密闭容器中加入足量的CaC2O4固体,再充入一定量的N2O气体,起始压强为b,发生反应Ⅰ、Ⅱ后达到平衡时总压强为c。则500℃时反应Ⅰ的平衡常数K1=___________。(用e,b,c来表示)
2022-01-21更新 | 373次组卷
共计 平均难度:一般