从太阳能电池到轻便跑鞋，再到治疗各种疾病的药物，许多工业产品依赖于化学家合成的能力。然而要让肉眼不可见的化学成分按人类所需的方式合成新分子并非易事。
I.（1）2007年度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物种用“*”标注。

图中决速步骤的反应方程式为

1

2

N₂^*+

3

2

H₂^*=N+3H

1

2

N₂^*+

3

2

H₂^*=N+3H

，该步反应的活化能E_a=

62

62

kJ/mol。
（2）在一定条件下，向某反应容器中投入5molN₂、15molH₂在不同温度下反应，平衡体系中氨的质量分数随压强变化曲线如图所示：

①温度T₁、T₂、T₃中，最大的是

T₃

T₃

，M 点N₂的转化率为

40%

40%

；
②1939年捷姆金和佩热夫推出氨合成反应在接近平衡时净速率方程式为：r（NH₃）=

k

1

p

（

N

2

）

[

p

3

（

H

2

）

p

2

（

N

H

3

）

]

α

-

k

2

[

p

2

（

N

H

3

）

p

3

（

H

2

）

]

（

1

-

α

）

。k₁、k₂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（分压=总压×物质的量分数）；α为常数，工业上以铁为催化剂时，α=0.5。由M点数据计算

k

1

k

2

=

0.073

0.073

MPa^-2（保留两位小数）。
II.CO₂和H₂合成甲烷也是CO₂资源化利用的重要方法。对于反应CO₂（g）+4H₂（g）⇌CH₄（g）+2H₂O（g）
ΔH=-165kJ•mol^-1，催化剂的选择是CO₂甲烷化技术的核心。在两种不同催化剂条件下反应相同时间，测得CO₂转化率和生成CH₄选择性随温度变化的影响如图所示。

（3）高于320℃后，以Ni-CeO₂为催化剂，CO₂ 转化率略有下降，而以Ni为催化剂，CO₂转化率却仍在上升，其原因是

以Ni-CeO₂为催化剂，其选择性有所下降，所以CO₂转化率略有下降，且以Ni-CeO₂为催化剂，测定转化率时，CO₂甲烷化反应已达平衡，升高温度平衡左移，CO₂转化率下降；以Ni为催化剂，CO₂甲烷化反应速率较慢，升高温度反应速率加快，反应相同时间时CO₂转化率增加

以Ni-CeO₂为催化剂，其选择性有所下降，所以CO₂转化率略有下降，且以Ni-CeO₂为催化剂，测定转化率时，CO₂甲烷化反应已达平衡，升高温度平衡左移，CO₂转化率下降；以Ni为催化剂，CO₂甲烷化反应速率较慢，升高温度反应速率加快，反应相同时间时CO₂转化率增加

。
（4）对比上述两种催化剂的催化性能，工业上应选择的催化剂是

Ni-CeO₂

Ni-CeO₂

，使用的合适温度为

320°C

320°C

。