北京冬奧會火炬“飛揚”在研制的過程中，解決了火焰顏色與穩定性、高壓儲氫、氫能安全利用等多項技術難題。中國研究人員研制出一種新型復合光催化劑，利用太陽光在催化劑表面實現高效分解水來制備氫氣，其主要過程如圖所示。
已知：幾種物質中化學鍵的鍵能如表所示。
| 化學鍵 | H2O中H-O鍵 | O2中O=O鍵 | H2中H-H | 鍵H2O2中O-O鍵 | H2O2中O-H鍵 |
| 鍵能kJ/mol | 463 | 496 | 436 | 138 | 463 |
2H2O（g） 2H2（g）+O2（g）△H=+484kJ/mol
光催化
2H2O（g） 2H2（g）+O2（g）△H=+484kJ/mol
。光催化
（2）過程Ⅲ屬于
吸熱
吸熱
反應（填“吸熱”或“放熱”）。（3）分解產生的H2（g）可以與CO2（g）反應用來合成甲醇，反應的能量變化如圖所示。
①補全上圖：圖中A處應填入
1molCO2（g）+3molH2（g）
1molCO2（g）+3molH2（g）
。②該反應需要加入銅—鋅基催化劑．加入催化劑后，該反應的ΔH
不變
不變
（填“變大”“變小”或“不變”）。③已知：CO（g）+
1
2
H2（g）+
1
2
CH3OH（g）+
3
2
以CO（g）和H2（g）為原料合成甲醇的反應為CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g），該反應的ΔH為
-91
-91
kJ?mol-1。（4）1909年哈伯在實驗室中首次利用氫氣與氮氣反應合成氨，實現了人工固氮。
①請結合下列數據分析，工業上選用氮氣與氫氣反應固氮，而沒有選用氮氣和氧氣反應固氮的原因是
氮氣與氫氣反應的限度（或化學平衡常數）遠大于氮氣與氧氣反應的限度
氮氣與氫氣反應的限度（或化學平衡常數）遠大于氮氣與氧氣反應的限度
。| 序號 | 化學反應 | K（298K）的數值 |
| ① | N2（g）+O2（g）?2NO（g） | 5×10-31 |
| ② | N2（g）+3H2（g）?2NH3（g） | 4.1×106 |
實驗a剛好到達平衡時以H2表示的反應速率為
6×10-3mol/（L?min）
6×10-3mol/（L?min）
。據如圖所示，c裝置中有一個條件與a不同。請指出，并說明判斷的理由。
c條件：
溫度高
溫度高
理由：溫度高，反應速率大，到達平衡時間縮短，平衡逆向移動，平衡時N2的物質的量大
溫度高，反應速率大，到達平衡時間縮短，平衡逆向移動，平衡時N2的物質的量大
。
【答案】2H2O（g） 2H2（g）+O2（g）△H=+484kJ/mol；吸熱；1molCO2（g）+3molH2（g）；不變；-91；氮氣與氫氣反應的限度（或化學平衡常數）遠大于氮氣與氧氣反應的限度；6×10-3mol/（L?min）；溫度高；溫度高，反應速率大，到達平衡時間縮短，平衡逆向移動，平衡時N2的物質的量大
光催化
【解答】
【點評】
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發布：2024/6/27 10:35:59組卷：11引用：2難度：0.6
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1．德國化學家哈伯（F.Haber）從1902年開始研究由氮氣和氫氣直接合成氨。工業合成氨為解決世界的糧食問題做出了重要貢獻，其原理為N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）ΔH=-92.4kJ?mol-1。若已知H-H鍵的鍵能為436.0kJ?mol-1，N-H的鍵能為390.8kJ?mol-1，則N≡N的鍵能約為
kJ?mol-1。發布：2024/12/30 19:0:1組卷：0引用：3難度：0.7 -
2．已知：
則乙苯催化脫氫制苯乙烯：化學鍵 C-H C-C C=C H-H 鍵能/kJ?mol￣1 412 348 612 436 
的反應熱為（ ）發布：2024/12/30 18:0:1組卷：19引用：2難度：0.9 -
3．氫氣是一種清潔能源，也是一種重要的工業原料．
（1）氫氣既能與氮氣又能與氧氣發生反應，但是反應的條件卻不相同．
已知：2H2（g）+O2（g）=2H2O （g）ΔH=-483.6kJ/mol
3H2 （g）+N2（g）?2NH3（g）ΔH=-92.4kJ/mol
計算斷裂1mol N≡N鍵需要能量kJ，氮氣分子中化學鍵比氧氣分子中的化學鍵鍵（填“強”或“弱”），因此氫氣與二者反應的條件不同．
（2）氫氣是工業合成氨的原料氣，而氨氣可用于合成硝酸．已知：N2（g）+O2（g）=2NO （g）ΔH=+180.8kJ/mol,寫出氨氣與氧氣反應生成一氧化氮和氣態水的熱化學方程式．
（3）據報道，科學家在實驗室已研制出在燃料電池的反應容器中，利用特殊電極材料以H2
和O2為原料制取過氧化氫的新工藝．原理如圖2所示．請寫出甲電極的電極反應式．
發布：2024/12/30 14:30:1組卷：9引用：3難度：0.1