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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)
上一题 下一题 0.99难度 综合题 更新时间:2020-03-29 01:38:53

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同类题1

NO是重要化学物质。回答下列问题:
(1)工业生产硝酸时,首先氨氧化反应制备NO,写出该反应的化学方程式:_____________。
(2)工厂排放尾气中NO可用催化剂La0.8A0.2BCoO3+x(
A.B均为过渡元素)脱除。研究表明,一定温度下,NO的脱除率与还原剂(如H2)、催化剂以及催化剂表面氧缺位(※)的密集程度有关。催化机理如下:
第一阶段:B4+(不稳定)+H2→低价态的金属离子(还原前后催化剂中金属原子的个数不变)
第二阶段:NO(g)+※→NO(吸附态)   ∆H1、K1
2NO(吸附态)→2N(吸附态)+O2(g)   △H2、K2
2N(吸附态)→N2(g)+2※ △H3、K3
2NO(吸附态)→N2(g) +2O(吸附态)   ∆H4、K4
2O(吸附态)→O2(g)+2※   △H5、K5
①第一阶段用H2还原B4+得到低价态的金属离子越多,第二阶段反应的速率越快,其原因是__________________________________。
②根据第二阶段可知,能量大小:NO(g)__________(填“>”“=”或“<”)NO(吸附态)。
③该温度下,NO脱除反应2NO(g) N2(g)+ O2(g)的平衡常数K=_____(用K1、K4、K5的表达式表示)。
(3)物质的生成热是指最稳定的单质合成1mol该物质所放出的热量(∆H);单质的生成热均为0。已知NO(g)、CO(g)、CO2(g)的生成热分别为90.4kJ·mol-1、l10kJ·mol-1、393 kJ·mol-1。则一定条件下,NO(g)与CO(g)反应2NO(g) + 2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的△H=_____。
(4)在2 L恒容密闭容器中充入4 mol CO和4 mol NO,发生反应2NO(g) +2CO(g)N2(g)+ 2CO2(g),平衡时,NO的体积分数与温度(℃)、压强(Pa)的关系如图所示。

①C点NO的平衡转化率为______;若C点在10 min达到平衡,则10 min内CO的平均反应速率为________。
②若起始容器内压强为力P,则C点时该反应的平衡常数Kp=____ (用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数)。
③若在D点对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小,重新达到的平衡状态可能是________________(从图中A、B、C、E点选填)。

同类题4

碳及其化合物在科研、工业生产中有着重要作用。请按要求回答下列问题。
(1)一定条件下,CH4和 CO2都能与 H2O 形成笼状结构的水合物晶体,CH4与 H2O形成的水合物俗称“可燃冰”。已知:CO2(g)+nH2O(l)=CO2·nH2O(s)△H=-57.98 kJ·mol-1, CH4(g)+nH2O(l)=CH4·nH2O(s)   △H=-54.49 kJ·mol-1 。则反应: CO2(g)+CH4·nH2O(s) = CH4(g) +CO2·nH2O(s)的△H=_______________;该反应能在一定条件下自发进行的理论依据是______________。
(2)固定和利用 CO2能有效地利用资源并减少空气中的温室气体。工业上利用 CO2 生产甲醇方法的反应原理:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0。现将6mol CO2和 8 mol H2充入一容积为 2 L 的密闭容器中(温度保持不变),测得 H2的物质的量随时间变化如下图实线所示。

①该反应在 0~8 min 时,H2的平均反应速率:_____________;v 正(a)_____________v 正(d)(填“<”“>”“=”);CO2的平衡转化率:_____________。该温度下平衡常数的值为_____________。
②若起始反应物投料量不变,重新进行两次实验(每次仅改变某一条件),所测得 H2的物质的量随时间变化如上图中两条虚线。则 b、c、d 三点平衡常数: K(b)______________K(c)______________K(d)(填“<”“>”“=”)。
③在恒温恒容的条件下,再充入 3 mol CO2 和 4 mol H2,达新平衡时,H2O 的体积分数将______________(填“增大”“不变”或“减小”)
(3)如图为甲醇燃料电池,其负极电极方程式为______________。

同类题5

(14分)新型洁净能源能够解决环境污染、能源短缺等问题,真正把“绿水青山就是金山银山”落实到我国的各个角落。氢气作为清洁高效、可持续“零碳”能源被广泛研究,而水煤气变换反应(WGSR)是一个重要的制氢手段。
(1)WGSR 的氧化还原机理和羧基机理如图所示。则热化学方程式CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)  ΔH中,对ΔH表述错误的是________(填字母)。

A.氧化还原机理途径:ΔHH1H2H5aH7
B.羧基机理途径:ΔHH1H4H5dH7
C.氧化还原机理途径:ΔHH1H3H5aH7
D.羧基机理途径:ΔHH1H4H5cH7
E.ΔHH1+H7
(2)水煤气变换反应在不同条件时CO的转化率不同,下图为压力、温度、不同温度时钾的化合物对CO的转化率的影响关系图,请认真观察图中信息,结合自己所学知识及生产实际,写出水煤气变换反应的条件:温度选择________℃;钾的化合物中_______催化效果最明显;压力选择______Mpa,选用此压力的原因为________。

  

(3)如图是Au12Cu、Au12Pt、Au12Ni三种催化剂在合金团簇上WGSR最佳反应路径的基元反应能量图,反应能垒(活化能)最_______(填“高”或“低”)的步骤,为整个反应的速控步骤;三种催化剂催化反应的速控步骤__________(填“相同”或“不相同”);三种催化剂中,___________在合金团簇上的WGSR各基元反应能垒较小,对 WGSR 表现出较好的催化活性。

(4)已知某密闭容器中存在下列平衡:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),CO的平衡物质的量浓度c(CO)与温度T的关系如图所示。若T1T2T3时的平衡常数分别为K1K2K3,则K1K2K3由小到大的关系为____________。