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题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:504 题号:9292336
合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破,研究表明液氨是一种良好的储氢物质。
(1)化学家Gethard Ertl证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的过程,示意如下图:

下列说法正确的是____(选填字母)。
A.①表示N2、H2分子中均是单键
B.②→③需要吸收能量
C.该过程表示了化学变化中包含旧化学键的断裂和新化学键的生成
(2)氨气分解反应的热化学方程式如下:2NH3(g)N2(g)+3H2(g) H,若N三N键、H一H键和N一H键的键能分别记作a、b和c(单位:kJ·moll),则上述反应的H=___kJ·mol1
(3)研究表明金属催化剂可加速氨气的分解。下表为某温度下等质量的不同金属分别催化等浓度氨气分解生成氢气的初始速率(m mol.min1)。
催化剂RuRhNiPtPdFe
初始速率7.94.03.02.21.80.5
①不同催化剂存在下,氨气分解反应活化能最大的是___(填写催化剂的化学式)。
②温度为T,在一体积固定的密闭容器中加入2 molNH3,此时压强为P0,用Ru催化氨气分解,若平衡时氨气分解的转化率为50%,则该温度下反应2NH3(g)N2(g)十3H2(g)用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp___。[已知:气体分压(p)=气体总压(p)x体积分数]
(4)关于合成氨工艺的理解,下列正确的是___
A.合成氨工业常采用的反应温度为500℃左右,可用勒夏特列原理解释
B.使用初始反应速率更快的催化剂Ru,不能提高平衡时NH3的产量
C.合成氨工业采用10 MPa一30 MPa,是因常压下N2和H2的转化率不高
D.采用冷水降温的方法可将合成后混合气体中的氨液化
(5)下图为合成氨反应在不同温度和压强、使用相同催化剂条件下,初始时氮气、氢气的体积比为1:3时,平衡混合物中氨的体积分数[(NH3)]。
   
①若分别用vA(NH3)和vB(NH3)表示从反应开始至达平衡状态A、B时的化学反应速率,则vA(NH3____vB(NH3)(填“>”、“<”或“=”)。
②在250℃、1.0×104kPa下,H2的转化率为______%(计算结果保留小数点后1位)。
(6)N2和H2在铁作催化剂作用下从145℃就开始反应,随着温度上升,单位时间内NH3产率增大,但温度高于900℃后,单位时间内NH3产率逐渐下降的原因________

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II.CH2=CHCH3(g)+Cl2(g) CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g)   H2=-102kJ·mol-1
请回答下列问题:
(1)已知CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g) CH2ClCHClCH3(g)的活化能Ea(正)为132kJ·mol-1,则该反应的活化能Ea(逆)为___________kJ·mol-1
(2)一定温度下,密闭容器中发生反应I和反应II,达到平衡后增大压强,CH2ClCHClCH3的产率____________(填“增大”“减小”或“不变”),理由是_________________________________
(3)起始时向某恒容绝热容器中充入1 mol CH2=CHCH3和1 mol Cl2发生反应II,达到平衡时,容器内气体压强_________________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)某研究小组向密闭容器中充入一定量的CH2=CHCH3和Cl2,分别在A、B两种不同催化剂作用下发生反应,一段时间后测得CH2ClCHClCH3的产率与温度的关系如图所示。p点是否为对应温度下CH2ClCHClCH3的平衡产率,_________填“是”或“否”)判断理由是_______________________

(5)一定温度下,向恒容密闭容器中充入等物质的量的CH2=CHCH3(g)和Cl2(g)。在催化剂作用下发生反应I,容器内气体的压强随时间的变化如下表所示。
时间/min060120180240300360
压强/kPa8074.269.465.261.657.657.6
①用单位时间内气体分压的变化来表示反应速率,即,则前120min内平均反应速率v(CH2ClCHClCH3)=__________ kPa·min-1。(保留小数点后2位)。
②该温度下,若平衡时HCl的体积分数为,则丙烯的平衡总转化率____________;反应I的平衡常数Kp=____________________kPa-1(Kp为以分压表示的平衡常数,保留小数点后2位)。
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(1)在相同实验条件下,分别使用纯铝粉和Cu负载量为3%、4%、5%的Al/Cu二元金属复合材料对硝酸盐的去除效果如图所示。

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①使用Al/Cu二元金属复合材料,可将水体中硝酸盐转化为铵盐,该转化的机理可描述为: H+吸附在Cu表面并得电子生成强还原性的吸附氢H(ads),_______, NH3与H+结合为进入溶液。
②引入Pd的Al/Cu/Pd三元金属复合材料,硝酸盐转化为N2选择性明显提高,可能原因是_______
③其他条件相同时,Al/Cu/Pd 三元金属复合材料去除水体中硝酸盐的效果与溶液pH关系如图所示。水体pH在4至6范围内,随pH增大硝酸盐去除率降低的可能原因是_______;水体pH在8.5至10范围内,随pH增大硝酸盐去除率升高的可能原因是_______

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②不同温度下平衡时,混合气体中H2的物质的量随温度的变化曲线如图3所示,则该反应的ΔH____0(填“>”“<”或“不能确定”);测定温度小于T2时,反应体系中无O2存在,则T1~T2的温度范围内,H2的物质的量急剧增大的原因可能是____

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