题目内容
【题目】经过德国化学家哈伯、波施等的不懈努力，成功地开发了合成氨的生产工艺。如今 世界各国科学家为提高氨的产量，降低能耗做着各种有益的探索。试回答下列问题：
(1)已知NH3(l)NH3(g) △H1；N2(g)+3H2(g)2NH3(l) △H2 。则反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) 的△H=_______(用含 △H1、△H2的代数式表示)
(2)①在一定条件下，分别将 1mol N2和3mol H2置于恒压容器Ⅰ和恒容容器Ⅱ中 两容器起始容积相同充分反应，二者均达到平衡状态，则两容器中NH3 的体积分数是Ⅰ_______Ⅱ(填“＞”、“＜”或“=” 。)
②上述容积恒定的密闭容器中，达化学平衡状态时， 若NH3 的体积分数为10% ，若保持其他条 件不变，起始时改为充入2 mol N2和2molH2，达新平衡后，NH3的体积分数为_______10%填(“＞”、“＜”或“=”)。
(3)哈伯因证实 N2、H2 在固体催化剂(Fe)表面吸附和解吸以合成氨的过程而获诺贝尔奖。若用
分别表示 N2、H2、NH3 和固体催化剂，则在固体催化剂表面合成氨的过程可用如图表示：
①吸附后，能量状态最低的是___________填字母序号)。
②由上述原理，在铁表面进行 NH3 的分解实验，发现分解速率与浓度关系如图。从吸附和解吸过程分析，c0前速率增加的原因可能是_________________________；c0 后速率降低的原因可能是___________________。
(4)已知液氨中存在：2NH3(l)NH2－+NH4+。用 Pt 电极对液氨进行电解也可产生 H2和 N2。阴极的电极反应式是_______。
【答案】
＞ ＜ C 氨的浓度增加，催化剂表面吸附的氨分子增多，速率增大 达到一定浓度后，氨分子浓度太大阻碍N2和H2的解吸 2NH3 + 2e－= H2 + 2NH2－
【解析】
(1)已知①NH3(l)NH3(g) △H1，
②N2(g)+3H2(g)2NH3(l) △H2，
根据盖斯定律可知2×①+②可得反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=2△H1+△H2；
(2)①已知N2+3H22NH3，该反应是气体体积减小的反应， 所以在恒压容器相当于恒容容器加压，平衡正向移动，所以恒压容器Ⅰ中NH3的体积分数大于恒容容器Ⅱ；
②对于可逆反应，当反应物的投料比等于方程式中计量数之比时，生成物中气体的体积分数占比最大，则当1mol N2和3mol H2置于恒容容器中反应时，氨气的体积占比最大，根据题目可知此时NH3 的体积分数为10%，所以保持其他条件不变，起始时改为充入2 mol N2和2molH2，达新平衡后，NH3的体积分数小于10%；
(3)①由于化学键的断裂要吸收能量，故活化状态B的能量高于初始状态A的能量，而此反应为放热反应，故初始状态A的能量高于末态C的能量，故C的能量最低；
②c0前氨的浓度增加，催化剂表面吸附的氨分子增多，导致反应速率加快，c0后由于氨分子浓度太大阻碍氮气和氢气的解吸，故反应速率减慢；
(4)电解池中阴极得电子发生还原反应，该电解池中阴极上液氨或铵根离子得电子发生还原反应，电极反应为2NH3+2e-=H2+2NH2- 。
【题目】利用太阳能、风能、生物质能等可再生能源，转化利用二氧化碳设计出适合高效清洁的合成燃料分子结构，实现CO2+H2O→CxHy的分子转化，生产合成甲烷、醇醚燃料、烷烃柴油、航空燃油等可再生合成燃料。因此二氧化碳的捕集、利用是我国能源领域的一个重要战略方向。
(1)一定条件下，在CO2与足量碳反应所得平衡体系中加入H2和适当催化剂，有下列反应发生：
CO(g)+3H2(g)
CH4(g)+H2O(g) △H1=-206.2kJ/mol
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H2
若CO2氧化H2生成0.1molCH4(g)和一定量的H2O(g)，整个过程中放出的热量为16.5kJ，则△H2=__。
(2)合成二甲醚的总反应为2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) H=-122.4kJ·mol-1。某温度下，将2.0molCO2(g)和6.0molH2(g)充入容积为2L的密闭容器中，反应到达平衡时，改变压强和温度，平衡体系中CH3OCH3(g)的物质的量分数变化情况如图所示，则p1__(填“>”“<"或“=”，下同)p2。若T3、p3，T4、p4时平衡常数分别为K3、K4则K3__K4，T1、p1时H2的平衡转化率为___。(结果保留三位有效数字)
(3)向2L密闭容器中加入2molCO2和6molH2，在适当的催化剂作用下，下列反应能自发进行：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。
①该反应△H__(填“>”“<”或“=”)0。
②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是__(填字母代号)。
a．混合气体的平均相对分子质量保持不变
b．1molCO2生成的同时有3molH-H键断裂
c．CO2的转化率和H2的转化率相等
d．混合气体的密度保持不变
③上述反应常用CuO和ZnO的混合物作催化剂。相同的温度和时间段内，催化剂中CuO的质量分数对CO2的转化率和CH3OH的产率影响的实验数据如下表所示：
ω(CuO)% | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 |
CH3OH的产 | 25% | 30% | 35% | 45% | 50% | 65% | 55% | 53% | 50% |
CO2的转化率 | 10% | 13% | 15% | 20% | 35% | 45% | 40% | 35% | 30% |
由表可知，CuO的质量分数为__催化效果最佳。
(4)CO2可用于工业制备草酸锌，其原理如图所示(电解液不参加反应)，Zn电极是__极。已知在Pb电极区得到ZnC2O4，则Pb电极上的电极反应式为__。
