据统计，约有90%以上的工业过程中需要使用催化剂，因此，对催化剂的研究已成为重要课题。

1. 据统计，约有90%以上的工业过程中需要使用催化剂，因此，对催化剂的研究已成为重要课题。

(1) I.结合实验与计算机模拟结果，研究了N₂与H₂在固体催化剂表面合成NH₃的反应历程。图示为反应历程中的势能面图(部分数据省略)，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。

氨气的脱附是(填“吸热”或“放热”)过程，合成氨的热化学方程式为。

(2) 当使用铁催化剂时，合成氨的速率方程式为w = k₁•p(N₂) $\text{[math]}$ -k₂ $\text{[math]}$ ，其中w为反应的瞬时总速率，等于正反应速率和逆反应速率之差，k₁、k₂是正、逆反应速率常数，则合成氨反应N₂＋3H₂ $\text{[math]}$ 2NH₃的平衡常数K_p=(用k₁、k₂表示)。

(3) 在使用同一催化剂时，将2.0molN₂和6.0molH₂通入体积为1L的密闭容器中，分别在T₁和T₂温度下进行反应。曲线A表示T₂时n(H₂)的变化，曲线B表示T₁时n(NH₃)的变化，T₂时反应到a点恰好达到平衡。

①T₂温度下反应进行到某时刻，测得容器内气体的压强为起始时的80%，则此时v(正)v(逆)(填“>”、“＜”或“=”)。

②能否由图中数据得出温度T₁>T₂ ，试说明理由。

(4) Ⅱ.用催化剂Fe₃(CO)₁₂/ZSM-5催化CO₂加氢合成乙烯的过程中，还会生成CH₄、C₃H₆、C₄H₈等副产物，若在催化剂中添加Na、K、Cu助剂后(助剂也起催化作用)可改变反应的选择性(选择性指的是转化的CO₂中生成C₂H₄的百分比)。在其他条件相同时，添加不同助剂，经过相同时间后测得CO₂转化率和各产物的物质的量分数如下表：

助剂	CO₂转化率(%)	各产物在所有产物中的占比(%)
助剂	CO₂转化率(%)	C₂H₄	C₃H₆	其他
Na	42.5	35.9	39.6	24.5
K	27.2	75.6	22.8	1.6
Cu	9.8	80.7	12.5	6.8

欲提高单位时间内乙烯的产量，在Fe₃(CO)₁₂/ZSM-5中添加助剂效果最好；加入助剂能提高单位时间内乙烯产量的根本原因是。

【考点】

催化剂; 化学平衡的影响因素;

【答案】

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综合题普通

1. 铝系金属复合材料能有效还原去除水体中的硝酸盐污染。铝粉表面复合金属的组分和含量，会影响硝酸盐的去除效果。

(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。

①由如图可知用Al/Cu二元金属复合材料去除水体中硝酸盐效果明显优于铝粉，可能原因是。

②实验发现Al/Cu二元金属复合材料中Cu负载量过高也不利于硝酸盐的去除，可能原因是。

(2) 在Al/Cu二元金属复合材料基础上引入Pd形成三元金属复合材料，其去除水体中硝酸盐的机理如图所示。

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 $\text{[math]}$ 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。

综合题普通

2. 硫油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题：

(1) 已知下列反应的热化学方程式：

$\text{[math]}$

写出 $\text{[math]}$ 热分解反应 $\text{[math]}$ 自发反应的条件及判据。

(2) 较普遍采用的 $\text{[math]}$ 处理方法是克劳斯工艺，即利用反应 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 生成单质硫。另一种方法是利用反应 $\text{[math]}$ 高温热分解 $\text{[math]}$ 。相比克劳斯工艺，高温热分解方法的优缺点是。

(3) 热解 $\text{[math]}$ 可制备 $\text{[math]}$ 。根据文献，将 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的混合气体导入石英管反应器热解 $\text{[math]}$ 一边进料，另一边出料 $\text{[math]}$ ，发生如下反应；

Ⅰ： $\text{[math]}$

Ⅱ： $\text{[math]}$

总反应：Ⅲ： $\text{[math]}$

投料按体积之比 $\text{[math]}$ ： $\text{[math]}$ ： $\text{[math]}$ ，并用 $\text{[math]}$ 稀释；常压、不同温度下反应相同时间后，测得 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的体积分数如表：

温度 $\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$

请回答：

$\text{[math]}$ 下列说法正确的是。

A．其他条件不变时，用空气替代 $\text{[math]}$ 作稀释气体，对实验结果几乎无影响

B．其他条件不变时，温度越高， $\text{[math]}$ 的转化率不一定越高

C．在 $\text{[math]}$ 范围内 $\text{[math]}$ 其他条件不变 $\text{[math]}$ 随着温度升高， $\text{[math]}$ 的体积分数先升高后减低

D．恒温恒压下，增加 $\text{[math]}$ 的体积分数， $\text{[math]}$ 的浓度升高

$\text{[math]}$ 在 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 反应条件下，只充入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 气体进行 $\text{[math]}$ 热分解反应。已知反应一开始， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 平衡时混合气中 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 的分压相等，则平衡常数 $\text{[math]}$ 。 $\text{[math]}$ 对于气相反应，用某组分 $\text{[math]}$ 的平衡压强 $\text{[math]}$ 代替物质的量浓度 $\text{[math]}$ 也可表示平衡常数，记作 $\text{[math]}$ ，如 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 为平衡总压强， $\text{[math]}$ 为平衡系统中 $\text{[math]}$ 的物质的量分数 $\text{[math]}$ 。