工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，其反应为：。回答下列问题：

1. 工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，其反应为： $\text{[math]}$ 。

回答下列问题：

(1) 合成氨反应在常温下(填“能”或“不能”)自发。

(2) 温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率，温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用 $\text{[math]}$ 。

(3) 传统催化剂用的是铁触媒，合成氨反应在 $\text{[math]}$ 催化剂上可能通过以下机理进行(*表示催化剂表面吸附位， $\text{[math]}$ 表示被吸附于催化剂表面的 $\text{[math]}$ )判断上述反应机理中，速率控制步骤(即速率最慢步骤)为(填步骤前的标号)，理由是。

(i) $\text{[math]}$

(ii) $\text{[math]}$

(iii) $\text{[math]}$

(iv) $\text{[math]}$

(v) $\text{[math]}$

……

(…) $\text{[math]}$

(4) 针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。

方案一：双温-双控-双催化剂。使用 $\text{[math]}$ 双催化剂，通过光辐射产生温差(如体系温度为 $\text{[math]}$ 时， $\text{[math]}$ 的温度为 $\text{[math]}$ ，而 $\text{[math]}$ 的温度为 $\text{[math]}$ )。

下列说法正确的是。

a．氨气在“冷 $\text{[math]}$ ”表面生成，有利于提高氨的平衡产率

b． $\text{[math]}$ 在“热 $\text{[math]}$ ”表面断裂，有利于提高合成氨反应速率

c．“热 $\text{[math]}$ ”高于体系温度，有利于提高氨的平衡产率

d．“冷 $\text{[math]}$ ”低于体系温度，有利于提高合成氨反应速率

(5) 方案二： $\text{[math]}$ 复合催化剂。

下列说法正确的是。

a． $\text{[math]}$ 时，复合催化剂比单一催化剂效率更高

b．同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率

c．温度越高，复合催化剂活性一定越高

(6) 某合成氨速率方程为： $\text{[math]}$ ，根据表中数据， $\text{[math]}$ ；

实验	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
1	m	n	p	q
2	2m	n	p	2q
3	m	n	0.1p	10q
4	m	2n	p	2.828q

在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为。

a．有利于平衡正向移动 b．防止催化剂中毒 c．提高正反应速率

【考点】

化学反应速率的影响因素;

【答案】

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综合题普通

1. 甲烷和二氧化碳是两种主要的温室气体，工业上利用甲烷和二氧化碳催化重整为合成气，实现节能减排。重整过程中主要发生如下反应：

Ⅰ． $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；

Ⅱ． $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

回答下列问题：

(1) 根据反应Ⅰ、Ⅱ，下列能提高 $\text{[math]}$ 平衡转化率的是________（填字母）。 A. 恒温恒容下增加 $\text{[math]}$ 的用量 B. 恒温恒压下通入惰性气体 C. 升高温度 D. 加入更高效催化剂

(2) 研究表明，反应Ⅰ的一种反应机理（ads指吸附在催化剂表面的中间物种）如下：

ⅰ． $\text{[math]}$ ；

ⅱ． $\text{[math]}$ ；

ⅲ．……

ⅳ． $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 。

则反应ⅲ的方程式为。

(3) 甲烷和二氧化碳催化重整反应体系中，催化剂失活主要是由于催化剂的表面积炭所致。催化剂表面积炭主要来自 $\text{[math]}$ 裂解： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的歧化： $\text{[math]}$ 。

①歧化反应 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ 。

②研究表明，催化剂所用助剂碱性越强，抗积炭能力越强。用下列物质作助剂的催化剂抗积炭能力最强的是（填字母）。

A． $\text{[math]}$ B． $\text{[math]}$ C． $\text{[math]}$ D． $\text{[math]}$

(4) 在恒压、反应物起始物质的量比 $\text{[math]}$ 条件下，发生上述反应Ⅰ、Ⅱ， $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。

①表示 $\text{[math]}$ 的平衡转化率随温度变化的曲线是（填“曲线A”或“曲线B”）。

②恒压、800K、初始 $\text{[math]}$ 条件下，要使 $\text{[math]}$ 转化率的值从X点提高到Y点，需要改变的条件可能是（答出1点即可）。

③已知图中940K时曲线A、B对应物质的平衡转化率分别为80%和60%，则平衡体系中 $\text{[math]}$ 的物质的量分数为；此温度下，反应Ⅱ的平衡常数 $\text{[math]}$ 。

综合题普通

2. 在密闭容器里，通入xmolH₂(g)和ymolI₂(g)，改变下列条件，反应速率将如何变化？(填“增大、减小、或无影响”)

(1) 若升高温度，速率；

(2) 若加入催化剂，速率；

(3) 若充入更多的H₂ ，速率；

(4) 若扩大容器的体积，速率；

(5) 若容器容积不变，通入氖气，速率。

综合题普通

3. 一定温度下，反应3Fe(s)+4H₂O(g) $\text{[math]}$ Fe₃O₄(s)+4H₂(g)，在一密闭容器中进行，达平衡后，试回答：(A．变快 B．不变 C变慢，填字母代号)。

(1) 增加Fe的物质的量，其正反应速率，逆反应速率。

(2) 将容器的体积缩小一半，其正反应速率，逆反应速率。

(3) 若保持体积不变，充入Ar，其逆反应速率，逆反应速率。

(4) 保持压强不变，充入Ar，其正反应速率，逆反应速率。

(5) 使用催化剂，其正反应速率，逆反应速率。

综合题普通