工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,其反应如下:N2(g)+3H2(g)⇌2NH4(g) ΔH=-92.4kJ•mol-1。
(1)已知N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)的活化能Ea=508kJ•mol-1,则氨分解反应:2NH3(g)⇌12N2(g)+32H2(g)的活化能Ea′=300.2300.2kJ•mol-1。
(2)在一体积为2L的恒容刚性密闭容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)。在t1、t2时刻改变反应的一个条件,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段体系中各物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示:

①第Ⅰ阶段的平衡常数K1为 0.590.59(保留2位有效数字)。
②比较第Ⅱ阶段和第Ⅲ阶段平衡常数的大小:K2<<K3(填“>”“<”或“=”)。
(3)①合成氨工业上通常采用铁触媒、在400~500℃和10MPa~30MPa的条件下合成氨,在Fe催化剂作用下的反应历程为(*表示吸附态)
化学吸附:N2(g)→2N*;H2(g)→2H*;
表面反应:N*+H*⇌NH*;NH*+H*⇌NH2*;NH2*+H*⇌NH3*
脱附:NH3*⇌NH3(g)
其中,N2的吸附分解反应活化能高、速率慢,决定了合成氨的整体反应速率。下列说法正确的是 BCBC。
A.控制温度400~-500℃远高于室温,是为了保证尽可能的平衡转化率和快的反应速率
B.实际工艺中原料中N2和H2物质的量之比为1:2.8,氮气过量除了提高氢气的转化率,还可以提高整体反应速率
C.基于NH3分子间有较强分子间作用力可将其液化,不断将液氨移去,有利于反应正向进行
D.N2、H2的混合气只需一次通过合成塔
②我国科学家以MoS2为催化剂,在不同电解质溶液中实现常温电催化合成氨,其反应历程与相对能量模拟计算结果如图。

MoS2在 Li2SO4Li2SO4(填“Na2SO4”或“Li2SO4”)溶液中催化效果更好:在Na2SO4溶液与Li2SO4溶液中,反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) 中的ΔH 一样大一样大(填“前者大”“后者大”或“一样大”)。
1
2
3
2
【答案】300.2;0.59;<;BC;Li2SO4;一样大
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:13引用:2难度:0.6
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a.恒温、恒容条件下,容器内的压强不发生变化则可逆反应达到平衡
b.一定条件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时可逆反应达到平衡
c.使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH3OH的产率
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