Question

a-Fe(III)晶面铁原子簇是合成氨工业的一种新型高效催化剂，N₂和H₂在其表面首先变为活化分子，反应机理为①H₂ (g)=2H(g)  △H₁，②N₂(g)+2H(g)⇌2(NH)(g)  △H₂，  ③(NH)(g)+H(g)(NH₂)(g)  △H₃， ④(NH₂)(g)+H(g) NH₃ (g)  △H₄，总反应为N₂ (g)+3H₂(g)2NH₃ (g)  △H。下列说法正确的是

A. 催化剂能够有效降低反应的活化能和改变反应的焓变

B. 增大压强和使用高效催化剂均有利于提高总反应的平衡转化率

C. 反应①和总反应均为放热反应

D. △H=3△H₁+△H₂+2△H₃+2△H₄

Answer

D

【解析】

反应机理为①H2 (g)=2H(g)△H1，②N2(g)+2H(g)⇌2(NH)(g)△H2，③(NH)(g)+H(g)(NH2)(g)△H3， ④(NH2)(g)+H(g) NH3 (g) △H4；根据盖斯定律，①×3+②×2+③×2+④×2可得总反应为N2 (g)+3H2(g)2NH3 (g) △H=3△H1+△H2+2△H3+2△H4。

A. 催化剂能够有效降低反应的活化能，不能改变反应的焓变，故A错误；

B. 根据总反应，正反应为气体体积减小的体系，增大压强平衡向右移动，有利于提高总反应的平衡转化率，但是使用高效催化剂只是加快反应速率，平衡不移动，转化率不变，故B错误；

C. 反应①为氢气分子变为氢原子，是断键过程，吸热，故C错误；

D. 根据上述分析可得，△H=3△H1+△H2+2△H3+2△H4，故D正确。

答案选D。