微专题热练14 化学反应速率与化学平衡综合(二)
1. (2024·宿迁一模)尿素[CO(NH2)2]、过氧化尿素[CO(NH2)2·H2O2]生产具有重要意义。
(1)尿素的催化合成
已知：Ⅰ. 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH1＝－286.0 kJ/mol
Ⅱ. N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)ΔH2＝－92.2 kJ/mol
Ⅲ. 2NH3(g)＋CO2(g)===CO(NH2)2(aq)＋H2O(l) ΔH3＝－101.5 kJ/mol
将N2、CO2按体积之比为1∶1通入含有CuBi2O4涂层的石墨网上，同时喷洒水微滴合成尿素，发生反应的化学方程式为 2CO2＋2N2＋4H2O2CO(NH2)2＋3O2 ，该反应的ΔH＝ ＋470.6 kJ/mol。
(2)尿素的电化学合成
①电催化CO2和NO合成尿素的装置如图1，生成尿素的电极反应式为 CO2＋2NO＋18H＋＋16e－===CO(NH2)2＋7H2O 。
图1
②电催化CO2和N2合成尿素。CO2先在阴极被还原为中间体CO，再与N2合成尿素。
已知：CO2在阴极还能被还原为CH4，其生成CH4的趋势比生成CO的趋势更大。但实验数据说明，一定时间内，阴极产物中CO的物质的量大于CH4，可能的原因为 该条件下，CO2在阴极生成CO的速率比生成CH4的速率快 。
(3)过氧化尿素晶体的制备
在烧杯中加入30% 双氧水和尿素，恒温加热并搅拌得到澄清溶液，用冰水浴降温结晶、过滤、洗涤、干燥得过氧化尿素晶体[CO(NH2)2·H2O2]。双氧水和尿素的摩尔配比对产品收率的影响如图2。当摩尔配比大于1.1时，过氧化尿素晶体收率降低，其可能的原因是 反应为放热反应，反应速率加快，体系迅速升温，导致过氧化氢分解速率越快，从而导致过氧化尿素晶体收率降低 。
图2
(4)尿素的结构
两分子尿素通过羰基氧原子形成分子间氢键，得到具有八元环的二聚分子。二聚分子的结构式为 。
(5)尿素的应用
尿素将烟气中氮氧化物还原为N2以达到消除污染的目的。控制其他条件相同，将混有NO、NO2、SO2、N2和O2的模拟烟气匀速通过装有尿素溶液的装置，在装置出口处检测NO、NO2的脱除率α。
①当烟气中有少量SO2时，有利于NO2脱除，其可能的原因是 SO2具有还原性，也能还原一部分NO2 。
②当烟气中无SO2存在时，且超过一定数值时，测得α(NO)变为负值， 其可能的原因是 当烟
气中 超过一定数值时， 过量的 NO2 与溶液
中的H2O反应生成NO, 使NO的出口浓度大于进口浓度 。
【解析】 (1)根据盖斯定律：由2×(反应Ⅱ＋反应Ⅲ)－3×反应Ⅰ可得目标反应，故ΔH＝2×[(－92.2)＋(－101.5)] kJ/mol －3×(－286.0)kJ/mol＝＋470.6 kJ/mol。
2. (2024·扬州期末)水合肼(N2H4·H2O)在储氢领域有广阔的应用前景，其水溶液呈弱碱性。
(1)N2H4分子有顺式、反式和交互式三种比较稳定的空间结构。下列结构能表示N2H4分子交互式的是 A (填字母)。
(2)肼分解制氢的主要反应为N2H4N2＋2H2，肼的理论储氢密度＝＝12.5%。测得肼实际分解时产生的气体中含NH3，肼实际储氢密度小于理论值的原因是 3N2H4N2＋4NH3(或N2H4＋H22NH3) (用化学方程式表示)。
(3)水合肼制氢过程中涉及肼在Ni-Pt催化剂表面分解，如图1所示。
图1
①X的结构简式为 HN===NH 。
②催化剂表面存在Ni和Pt两种活性位点，两种活性位点分别带不同电性的电荷。肼中的氢原子吸附于 Pt (填“Ni”或“Pt”)活性位点。已知：N—N、N—H的键能分别是286 kJ/mol、360 kJ/mol。肼在该催化剂表面反应断裂的化学键不是N—N，而是N—H，原因是 N—N为非极性键，N—H极性较强，N、H分别与催化剂表面原子形成作用力，削弱了N与H之间的作用力 。
③催化剂存在下，不同浓度的N2H4·H2O分解时，测得随时间的变化如图2所示。当N2H4·H2O浓度从0.1 mol/L增加到0.5 mol/L时，反应速率加快；从0.5 mol/L增加到1.0 mol/L时，反应速率几乎不变。其原因是 0.1 mol/L时，催化剂表面仅部分活性位点吸附了N2H4·H2O；浓度增大至0.5 mol/L时，有更多活性位点吸附N2H4·H2O；浓度达0.5 mol/L时，催化剂表面的活性位点几乎全部吸附了N2H4·H2O 。
图2
【解析】 (1)N2H4的结构简式为H2N—NH2，当4个H原子在N—N所在直线同一个方向上时为顺式结构(C结构)，有2个H原子在N—N所在直线的上方，另外2个在直线的下方时为反式结构(B结构)，故A结构为分子的交互式。(2)储氢密度减小，说明N2H4在分解时没有得到H2，故发生反应的化学方程式为3N2H4N2＋4NH3(或N2H4＋H22NH3)。(3)①由图示看出，生成X的同时得到H2，则该过程中，又脱去一个H原子，故X的结构简式为HN===NH。②由于金属性：Ni＞Pt，故Ni带正电荷(相当于易失电子生成阳离子)而Pt(相当于吸附了电子)带负电荷，在N2H4中H原子带正电荷。根据异性相吸可知，H原子吸附于Pt活性点位；N—N为非极性键，N—H极性较强，N、H分别与催化剂表面原子形成作用力，削弱了N与H之间的作用力，故在该催化剂表面反应断裂的化学键不是N—N，而是N—H。
3. (2024·南京、盐城一模)“碳中和”目标如期实现的关键技术之一是CO2的再资源化利用。
(1)氨的饱和食盐水捕获CO2是其利用的方法之一，反应原理为NaCl(aq)＋NH3(g)＋CO2(g)＋H2O(l)===NaHCO3(s)＋NH4Cl(aq)。该反应常温下能自发进行的原因是 反应ΔH＜0 。
(2)XO基掺杂Na2CO3形成XO-Na2CO3 (X＝Mg、Ca、Cd等)，能用于捕获CO2，原理如下图所示。已知阳离子电荷数越高、半径越小，阴离子越易受其影响而分解。
①X＝Ca时，再生的化学方程式为 Na2Ca(CO3)2CaO-Na2CO3＋CO2↑[或Na2Ca(CO3)2CaO＋Na2CO3＋CO2↑] 。
②X＝Mg相比X＝Ca，其优点有 等质量的MgO和CaO相比，MgO吸收的CO2的量多；Ca2＋和Mg2＋电荷数相等、Mg2＋半径小，再生时MgCO3分解温度低，更节能 。
(3)催化电解吸收CO2的KOH溶液可将CO2转化为有机物。
①HCO在阴极放电生成CH3COO－的电极反应式为 11HCO＋8e－===CH3COO－＋9CO＋4H2O 。
②碱性溶液有利于抑制阴极上副产物的产生，该副产物的化学式为 H2 。
(4)在催化剂作用下，以CO2和H2为原料合成CH3OH，主要反应为：
反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－49 kJ/mol
反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41 kJ/mol
保持压强3 MPa，将起始n(CO2)∶n(H2)＝1∶3的混合气体匀速通过装有催化剂的反应管，测得出口处CO2的转化率和甲醇的选择性与温度的关系如图1、图2所示：
图1 图2
①随着温度的升高，CO2转化率增大、但甲醇选择性降低的原因是 随着温度升高，反应Ⅰ和反应Ⅱ速率加快，消耗的CO2增多。反应Ⅰ的ΔH<0，反应Ⅱ的ΔH>0，随着温度升高，反应Ⅰ正向进行程度小，反应Ⅱ正向进行程度大，CO2转化率升高、但CH3OH选择性降低 。
②假设定义催化剂催化效率η＝×100%，计算340 ℃时三种催化剂的催化效率之比η(In2O3)∶η(Mg/In2O3)∶η(Mn/In2O3)＝ η(In2O3)∶η(Mg/In2O3)∶η(Mn/In2O3)＝(12%×15%)∶(10%×20%)∶(5%×30%)＝18∶20∶15 (写出计算过程)。
【解析】 (1)该反应常温下能自发进行，则ΔH－TΔS＜0，由反应ΔS＜0知，反应ΔH＜0。(2)①当X＝Ca时，吸附CO2后生成的产物为Na2Ca(CO3)2，该物质可看作是Na2CO3和CaCO3的复合物，Na2CO3受热不分解，而CaCO3受热分解为CaO和CO2，故该反应的化学方程式为Na2Ca(CO3)2CaO＋Na2CO3＋CO2↑。(3)②由于溶液中的H＋在阴极上也能获得电子生成H2，在碱性条件下，溶液中的c(H＋)较小，故碱性条件下能抑制H2的产生。(4)②由图可知，在340 ℃时，三种催化剂In2O3、Mg/In2O3、Mn/In2O3对应的CO2的转化率分别为12%、10%、5%，甲醇的选择性分别为15%、20%、30%，故三种催化剂催化效率之比为η(In2O3)∶η(Mg/In2O3)∶η(Mn/In2O3)＝(12%×15%)∶(10%×20%)∶(5%×30%)＝18∶20∶15。
4. (2024·淮安、连云港一模)氮氧化物(N2O、NO等)的处理和资源化利用具有重要意义。
(1)N2O的处理。研究证明：I2(g)能提高N2O的分解速率，N2O参与了第Ⅱ步、第Ⅲ步反应。反应历程(Ea为反应活化能)：
第Ⅰ步：I2(g)―→2I(g) Ea1
第Ⅱ步：…… Ea2
第Ⅲ步：2IO(g)＋2N2O(g)―→2N2(g)＋2O2(g)＋I2(g) Ea3
①写出第Ⅱ步反应： I(g)＋N2O(g)―→N2(g)＋IO(g) 。
②总反应的反应速率取决于第Ⅱ步，则Ea2 > (填“>”“＝”或“<”)Ea3。
(2)NO的应用。NO分解ICl制取I2和Cl2的原理如下：
反应Ⅰ. 2ICl(g)＋2NO(g)2NOCl(g)＋I2(g)K1
反应Ⅱ. 2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)K2
反应的－lgK～T(K值为平衡时用各气体的分压表示得出的值)的关系如图1所示。
图1 图2
①430 K时，反应2ICl(g)I2(g)＋Cl2(g)的K为 10－4 。
② 410 K时，向容积不变的容器中充入1 mol NO和1 mol ICl进行反应，测得反应过程中容器内压强与时间的关系如图2所示(反应开始和平衡后容器的温度相同)。在0～t1时间段内，容器中压强增大的主要原因是 反应Ⅰ为放热反应，随着反应的进行容器中的温度上升，导致容器内的压强增大 。
(3)催化电解NO吸收液可将NO还原为NH3，其催化机理如图3所示。在相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到部分还原产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如图4所示。已知FE%＝，QX＝nF，n表示电解生成产物X所转移电子的物质的量，F表示法拉第常数；Q总表示电解过程中通过的总电量。
图3 图4
①当电解电压为U1时，电解生成的H2和NH3的物质的量之比为 15∶2 。
②当电解电压为U2时，催化电解NO生成NH3的电极反应式为 NO＋5e－＋5H＋===NH3＋H2O 。
③电解电压大于U3后，随着电解电压的不断增大，N2O的法拉第效率迅速增大，可能原因是 随着电解电压的不断增大，*NO结合H＋与e－得到*NOH(或*NO＋H＋＋e－===*NOH)的量增多，*NOH在催化剂表面失水转化成N2O(或2*NOH===N2O↑＋H2O)的选择性增大，导致N2O的量增多，使N2O的法拉第效率迅速增大 (吸附在催化剂上的物种加“*”表示，如*NO、*NOH等)。
【解析】 (1)①结合题给第Ⅰ、Ⅲ步的反应和N2O的分解反应[2N2O(g)2N2(g)＋O2(g)]可知，第Ⅱ步发生反应的化学方程式为I(g)＋N2O(g)―→N2(g)＋IO(g)。②总反应的反应速率取决于第Ⅱ步，说明第Ⅱ步为慢反应，活化能越大反应速率越慢，则Ea2＞Ea3。(2)①430 K时，－lgK1＝1.1、－lgK2＝2.9，则K1＝＝10－1.1、K2＝＝10－2.9，反应2ICl(g)I2(g)＋Cl2(g)的K＝＝K1·K2＝10－1.1×10－2.9＝10－4。②随着温度升高，－lgK1逐渐增大、－lgK2逐渐减小，即随着温度的升高K1逐渐减小、K2逐渐增大，说明反应Ⅰ为放热反应、反应Ⅱ为吸热反应，在0～t1时间段内，随着反应Ⅰ的进行，容器中的温度上升，导致容器内的压强增大。(3)①当电解电压为U1时，H2、NH3的法拉第效率分别为60%、20%，根据FE%＝知，电解生成H2和NH3转移电子物质的量之比为60%∶20%＝3∶1，生成H2、NH3的电极反应式分别为2H＋＋2e－===H2↑、NO＋5e－＋5H＋===NH3＋H2O，则电解生成的H2和NH3的物质的量之比为∶＝15∶2。微专题热练14 化学反应速率与化学平衡综合(二)
1. (2024·宿迁一模)尿素[CO(NH2)2]、过氧化尿素[CO(NH2)2·H2O2]生产具有重要意义。
(1)尿素的催化合成
已知：Ⅰ. 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH1＝－286.0 kJ/mol
Ⅱ. N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)ΔH2＝－92.2 kJ/mol
Ⅲ. 2NH3(g)＋CO2(g)===CO(NH2)2(aq)＋H2O(l) ΔH3＝－101.5 kJ/mol
将N2、CO2按体积之比为1∶1通入含有CuBi2O4涂层的石墨网上，同时喷洒水微滴合成尿素，发生反应的化学方程式为 ，该反应的ΔH＝ kJ/mol。
(2)尿素的电化学合成
①电催化CO2和NO合成尿素的装置如图1，生成尿素的电极反应式为 。
图1
②电催化CO2和N2合成尿素。CO2先在阴极被还原为中间体CO，再与N2合成尿素。
已知：CO2在阴极还能被还原为CH4，其生成CH4的趋势比生成CO的趋势更大。但实验数据说明，一定时间内，阴极产物中CO的物质的量大于CH4，可能的原因为 。
(3)过氧化尿素晶体的制备
在烧杯中加入30% 双氧水和尿素，恒温加热并搅拌得到澄清溶液，用冰水浴降温结晶、过滤、洗涤、干燥得过氧化尿素晶体[CO(NH2)2·H2O2]。双氧水和尿素的摩尔配比对产品收率的影响如图2。当摩尔配比大于1.1时，过氧化尿素晶体收率降低，其可能的原因是 。
图2
(4)尿素的结构
两分子尿素通过羰基氧原子形成分子间氢键，得到具有八元环的二聚分子。二聚分子的结构式为 。
(5)尿素的应用
尿素将烟气中氮氧化物还原为N2以达到消除污染的目的。控制其他条件相同，将混有NO、NO2、SO2、N2和O2的模拟烟气匀速通过装有尿素溶液的装置，在装置出口处检测NO、NO2的脱除率α。
①当烟气中有少量SO2时，有利于NO2脱除，其可能的原因是 。
②当烟气中无SO2存在时，且超过一定数值时，测得α(NO)变为负值， 其可能的原因是 。
2. (2024·扬州期末)水合肼(N2H4·H2O)在储氢领域有广阔的应用前景，其水溶液呈弱碱性。
(1)N2H4分子有顺式、反式和交互式三种比较稳定的空间结构。下列结构能表示N2H4分子交互式的是
(填字母)。
(2)肼分解制氢的主要反应为N2H4N2＋2H2，肼的理论储氢密度＝＝12.5%。测得肼实际分解时产生的气体中含NH3，肼实际储氢密度小于理论值的原因是
(用化学方程式表示)。
(3)水合肼制氢过程中涉及肼在Ni-Pt催化剂表面分解，如图1所示。
图1
①X的结构简式为 。
②催化剂表面存在Ni和Pt两种活性位点，两种活性位点分别带不同电性的电荷。肼中的氢原子吸附于 (填“Ni”或“Pt”)活性位点。已知：N—N、N—H的键能分别是286 kJ/mol、360 kJ/mol。肼在该催化剂表面反应断裂的化学键不是N—N，而是N—H，原因是 。
③催化剂存在下，不同浓度的N2H4·H2O分解时，测得随时间的变化如图2所示。当N2H4·H2O浓度从0.1 mol/L增加到0.5 mol/L时，反应速率加快；从0.5 mol/L增加到1.0 mol/L时，反应速率几乎不变。其原因是 。
图2
3. (2024·南京、盐城一模)“碳中和”目标如期实现的关键技术之一是CO2的再资源化利用。
(1)氨的饱和食盐水捕获CO2是其利用的方法之一，反应原理为NaCl(aq)＋NH3(g)＋CO2(g)＋H2O(l)===NaHCO3(s)＋NH4Cl(aq)。该反应常温下能自发进行的原因是 。
(2)XO基掺杂Na2CO3形成XO-Na2CO3 (X＝Mg、Ca、Cd等)，能用于捕获CO2，原理如下图所示。已知阳离子电荷数越高、半径越小，阴离子越易受其影响而分解。
①X＝Ca时，再生的化学方程式为 。
②X＝Mg相比X＝Ca，其优点有 。
(3)催化电解吸收CO2的KOH溶液可将CO2转化为有机物。
①HCO在阴极放电生成CH3COO－的电极反应式为 。
②碱性溶液有利于抑制阴极上副产物的产生，该副产物的化学式为 。
(4)在催化剂作用下，以CO2和H2为原料合成CH3OH，主要反应为：
反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－49 kJ/mol
反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41 kJ/mol
保持压强3 MPa，将起始n(CO2)∶n(H2)＝1∶3的混合气体匀速通过装有催化剂的反应管，测得出口处CO2的转化率和甲醇的选择性与温度的关系如图1、图2所示：
图1 图2
①随着温度的升高，CO2转化率增大、但甲醇选择性降低的原因是 。
②假设定义催化剂催化效率η＝×100%，计算340 ℃时三种催化剂的催化效率之比η(In2O3)∶η(Mg/In2O3)∶η(Mn/In2O3)＝ (写出计算过程)。
4. (2024·淮安、连云港一模)氮氧化物(N2O、NO等)的处理和资源化利用具有重要意义。
(1)N2O的处理。研究证明：I2(g)能提高N2O的分解速率，N2O参与了第Ⅱ步、第Ⅲ步反应。反应历程(Ea为反应活化能)：
第Ⅰ步：I2(g)―→2I(g) Ea1
第Ⅱ步：…… Ea2
第Ⅲ步：2IO(g)＋2N2O(g)―→2N2(g)＋2O2(g)＋I2(g) Ea3
①写出第Ⅱ步反应： 。
②总反应的反应速率取决于第Ⅱ步，则Ea2 (填“>”“＝”或“<”)Ea3。
(2)NO的应用。NO分解ICl制取I2和Cl2的原理如下：
反应Ⅰ. 2ICl(g)＋2NO(g)2NOCl(g)＋I2(g)K1
反应Ⅱ. 2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)K2
反应的－lgK～T(K值为平衡时用各气体的分压表示得出的值)的关系如图1所示。
图1 图2
①430 K时，反应2ICl(g)I2(g)＋Cl2(g)的K为 。
② 410 K时，向容积不变的容器中充入1 mol NO和1 mol ICl进行反应，测得反应过程中容器内压强与时间的关系如图2所示(反应开始和平衡后容器的温度相同)。在0～t1时间段内，容器中压强增大的主要原因是 。
(3)催化电解NO吸收液可将NO还原为NH3，其催化机理如图3所示。在相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到部分还原产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如图4所示。已知FE%＝，QX＝nF，n表示电解生成产物X所转移电子的物质的量，F表示法拉第常数；Q总表示电解过程中通过的总电量。
图3 图4
①当电解电压为U1时，电解生成的H2和NH3的物质的量之比为 。
②当电解电压为U2时，催化电解NO生成NH3的电极反应式为 。
③电解电压大于U3后，随着电解电压的不断增大，N2O的法拉第效率迅速增大，可能原因是
(吸附在催化剂上的物种加“*”表示，如*NO、*NOH等)。(共24张PPT)
第一篇
微专题热练
微专题4 化学反应速率 化学平衡
微专题热练14 化学反应速率与化学平衡综合(二)
1. (2024·宿迁一模)尿素[CO(NH2)2]、过氧化尿素[CO(NH2)2·H2O2]生产具有重要意义。
(1)尿素的催化合成
已知：Ⅰ. 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH1＝－286.0 kJ/mol
Ⅱ. N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH2＝－92.2 kJ/mol
Ⅲ. 2NH3(g)＋CO2(g)===CO(NH2)2(aq)＋H2O(l) ΔH3＝－101.5 kJ/mol
将N2、CO2按体积之比为1∶1通入含有CuBi2O4涂层的石墨网上，同时喷洒水微
滴合成尿素，发生反应的化学方程式为_____________________________________ ______，该反应的ΔH＝__________ kJ/mol。
3O2
＋470.6
(2)尿素的电化学合成
图1
②电催化CO2和N2合成尿素。CO2先在阴极被还原为中间体CO，再与N2合成尿素。
已知：CO2在阴极还能被还原为CH4，其生成CH4的趋势比生成CO的趋势更大。但实验数据说明，一定时间内，阴极产物中CO的物质的量大于CH4，可能的原因为___________________________________________________________。
该条件下，CO2在阴极生成CO的速率比生成CH4的速率快
(3)过氧化尿素晶体的制备
在烧杯中加入30% 双氧水和尿素，恒温加热并搅拌得到澄清溶液，用冰水浴降温结晶、过滤、洗涤、干燥得过氧化尿素晶体[CO(NH2)2·H2O2]。双氧水和尿素的摩尔配比对产品收率的影响如图2。当摩尔配比大于1.1时，过氧化尿素晶体收率降低，其可能的原因是______________________________________________________
_____________________________________________________________。
图2
反应为放热反应，反应速率加快，体系迅速升温，导致过氧化氢分解速率越快，从而导致过氧化尿素晶体收率降低
(4)尿素的结构
两分子尿素通过羰基氧原子形成分子间氢键，得到具有八元环的二聚分子。二
聚分子的结构式为_________________________。
(5)尿素的应用
SO2具有还原性，
也能还原一部分NO2
【解析】 (1)根据盖斯定律：由2×(反应Ⅱ＋反应Ⅲ)－3×反应Ⅰ可得目标反应，故ΔH＝2×[(－92.2)＋(－101.5)] kJ/mol －3×(－286.0)kJ/mol＝＋470.6 kJ/mol。
2. (2024·扬州期末)水合肼(N2H4·H2O)在储氢领域有广阔的应用前景，其水溶液呈弱碱性。
(1)N2H4分子有顺式、反式和交互式三种比较稳定的空间结构。下列结构能表示N2H4分子交互式的是______(填字母)。
A
(3)水合肼制氢过程中涉及肼在Ni-Pt催化剂表面分解，如图1所示。
①X的结构简式为____________。
②催化剂表面存在Ni和Pt两种活性位点，两种活性位点分别带不同电性的电荷。肼中的氢原子吸附于________(填“Ni”或“Pt”)活性位点。已知：N—N、N—H的键能分别是286 kJ/mol、360 kJ/mol。肼在该催化剂表面反应断裂的化学键不是N—N，而是N—H，原因是____________________________________________________ ________________________________________________。
HN===NH
Pt
N—N为非极性键，N—H极性较强，N、H分别与催化剂表面原子形成作用力，削弱了N与H之间的作用力
图2
0.1 mol/L时，催化剂表面仅部分活性位点吸附了N2H4·H2O；浓度增大至0.5 mol/L时，有更多活性位点吸附N2H4·H2O；浓度达0.5 mol/L时，催化剂表面的活性位点几乎全部吸附了N2H4·H2O
3. (2024·南京、盐城一模)“碳中和”目标如期实现的关键技术之一是CO2的再资源化利用。
(1)氨的饱和食盐水捕获CO2是其利用的方法之一，反应原理为NaCl(aq)＋NH3(g)＋CO2(g)＋H2O(l)===NaHCO3(s)＋NH4Cl(aq)。该反应常温下能自发进行的原因是________________。
(2)XO基掺杂Na2CO3形成XO-Na2CO3 (X＝Mg、Ca、Cd等)，能用于捕获CO2，原理如下图所示。已知阳离子电荷数越高、半径越小，阴离子越易受其影响而分解。
①X＝Ca时，再生的化学方程式为_____________________________________
__________________________________________________。
反应ΔH＜0
②碱性溶液有利于抑制阴极上副产物的产生，该副产物的化学式为______。
(4)在催化剂作用下，以CO2和H2为原料合成CH3OH，主要反应为：
反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49 kJ/mol
反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41 kJ/mol
②X＝Mg相比X＝Ca，其优点有________________________________________ __________________________________________________________ ______________ ________________。
等质量的MgO和CaO相比，MgO吸收的CO2的量多；Ca2＋和Mg2＋电荷数相等、Mg2＋半径小，再生时MgCO3分解温度低，更节能
H2
图1 图2
①随着温度的升高，CO2转化率增大、但甲醇选择性降低的原因是___________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
随着温度升高，反应Ⅰ和反应Ⅱ速率加快，消耗的CO2增多。反应Ⅰ的ΔH<0，反应Ⅱ的ΔH>0，随着温度升高，反应Ⅰ正向进行程度小，反应Ⅱ正向进行程度大，CO2转化率升高、但CH3OH选择性降低
η(In2O3)∶η(Mg/In2O3)∶
η(Mn/In2O3)＝(12%×15%)∶(10%×20%)∶(5%×30%)＝18∶20∶15
4. (2024·淮安、连云港一模)氮氧化物(N2O、NO等)的处理和资源化利用具有重要意义。
(1)N2O的处理。研究证明：I2(g)能提高N2O的分解速率，N2O参与了第Ⅱ步、第Ⅲ步反应。反应历程(Ea为反应活化能)：
第Ⅰ步：I2(g)―→2I(g) Ea1
第Ⅱ步：…… Ea2
第Ⅲ步：2IO(g)＋2N2O(g)―→2N2(g)＋2O2(g)＋I2(g) Ea3
①写出第Ⅱ步反应：_________________________________。
②总反应的反应速率取决于第Ⅱ步，则Ea2______(填“>”“＝”或“<”)Ea3。
I(g)＋N2O(g)―→N2(g)＋IO(g)
>
图1 图2
10－4
反应Ⅰ为放热反应，随着反应的进行容器中的温度上升，导致容器内的压强增大
图3
图4
①当电解电压为U1时，电解生成的H2和NH3的物质的量之比为____________。
②当电解电压为U2时，催化电解NO生成NH3的电极反应式为____________ _____________________。
③电解电压大于U3后，随着电解电压的不断增大，N2O的法拉第效率迅速增大，可能原因是__________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________ (吸附在催化剂上的物种加“*”表示，如*NO、*NOH等)。
15∶2
NO＋5e－＋
5H＋===NH3＋H2O
随着电解电压的不断增大，*NO结合H＋与e－得到*NOH(或*NO＋H＋＋e－===*NOH)的量增多，*NOH在催化剂表面失水转化成N2O(或2*NOH=== N2O↑＋H2O)的选择性增大，导致N2O的量增多，使N2O的法拉第效率迅速增大
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