北京冬奥会火炬“飞扬”在研制的过程中，解决了火焰颜色与稳定性、高压储氢、氢能安全利用等多项技术难题。中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂，利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水来制备氢气，其主要过程如图所示。
已知：几种物质中化学键的键能如表所示。
| 化学键 | H2O中H-O键 | O2中O=O键 | H2中H-H | 键H2O2中O-O键 | H2O2中O-H键 |
| 键能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）过程Ⅲ属于
吸热
吸热
反应（填“吸热”或“放热”）。（3）分解产生的H2（g）可以与CO2（g）反应用来合成甲醇，反应的能量变化如图所示。
①补全上图：图中A处应填入
1molCO2（g）+3molH2（g）
1molCO2（g）+3molH2（g）
。②该反应需要加入铜—锌基催化剂．加入催化剂后，该反应的ΔH
不变
不变
（填“变大”“变小”或“不变”）。③已知：CO（g）+
1
2
H2（g）+
1
2
CH3OH（g）+
3
2
以CO（g）和H2（g）为原料合成甲醇的反应为CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g），该反应的ΔH为
-91
-91
kJ⋅mol-1。（4）1909年哈伯在实验室中首次利用氢气与氮气反应合成氨，实现了人工固氮。
①请结合下列数据分析，工业上选用氮气与氢气反应固氮，而没有选用氮气和氧气反应固氮的原因是
氮气与氢气反应的限度（或化学平衡常数）远大于氮气与氧气反应的限度
氮气与氢气反应的限度（或化学平衡常数）远大于氮气与氧气反应的限度
。| 序号 | 化学反应 | K（298K）的数值 |
| ① | N2（g）+O2（g）⇌2NO（g） | 5×10-31 |
| ② | N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g） | 4.1×106 |
实验a刚好到达平衡时以H2表示的反应速率为
6×10-3mol/（L•min）
6×10-3mol/（L•min）
。据如图所示，c装置中有一个条件与a不同。请指出，并说明判断的理由。
c条件：
温度高
温度高
理由：温度高，反应速率大，到达平衡时间缩短，平衡逆向移动，平衡时N2的物质的量大
温度高，反应速率大，到达平衡时间缩短，平衡逆向移动，平衡时N2的物质的量大
。
【答案】2H2O（g） 2H2（g）+O2（g）△H=+484kJ/mol；吸热；1molCO2（g）+3molH2（g）；不变；-91；氮气与氢气反应的限度（或化学平衡常数）远大于氮气与氧气反应的限度；6×10-3mol/（L•min）；温度高；温度高，反应速率大，到达平衡时间缩短，平衡逆向移动，平衡时N2的物质的量大
光催化
【解答】
【点评】
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发布：2024/6/27 10:35:59组卷：11引用：2难度：0.6
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1．德国化学家哈伯（F.Haber）从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨。工业合成氨为解决世界的粮食问题做出了重要贡献，其原理为N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）ΔH=-92.4kJ•mol-1。若已知H-H键的键能为436.0kJ•mol-1，N-H的键能为390.8kJ•mol-1，则N≡N的键能约为
kJ•mol-1。发布：2024/12/30 19:0:1组卷：0引用：3难度：0.7 -
2．已知：
则乙苯催化脱氢制苯乙烯：化学键 C-H C-C C=C H-H 键能/kJ•mol‾1 412 348 612 436 
的反应热为（ ）发布：2024/12/30 18:0:1组卷：19引用：2难度：0.9 -
3．氢气是一种清洁能源，也是一种重要的工业原料．
（1）氢气既能与氮气又能与氧气发生反应，但是反应的条件却不相同．
已知：2H2（g）+O2（g）=2H2O （g）ΔH=-483.6kJ/mol
3H2 （g）+N2（g）⇌2NH3（g）ΔH=-92.4kJ/mol
计算断裂1mol N≡N键需要能量kJ，氮气分子中化学键比氧气分子中的化学键键（填“强”或“弱”），因此氢气与二者反应的条件不同．
（2）氢气是工业合成氨的原料气，而氨气可用于合成硝酸．已知：N2（g）+O2（g）=2NO （g）ΔH=+180.8kJ/mol,写出氨气与氧气反应生成一氧化氮和气态水的热化学方程式．
（3）据报道，科学家在实验室已研制出在燃料电池的反应容器中，利用特殊电极材料以H2
和O2为原料制取过氧化氢的新工艺．原理如图2所示．请写出甲电极的电极反应式．
发布：2024/12/30 14:30:1组卷：9引用：3难度：0.1
