20.北京冬奧會(huì)火炬“飛揚(yáng)”在研制的過程中,解決了火焰顏色與穩(wěn)定性、高壓儲(chǔ)氫、氫能安全利用等多項(xiàng)技術(shù)難題。中國研究人員研制出一種新型復(fù)合光催化劑,利用太陽光在催化劑表面實(shí)現(xiàn)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(zhì)中化學(xué)鍵的鍵能如表所示。
化學(xué)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 |
(1)寫出水蒸氣光催化反應(yīng)的熱化學(xué)方程式
。
(2)過程Ⅲ屬于
反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)。
(3)分解產(chǎn)生的H
2(g)可以與CO
2(g)反應(yīng)用來合成甲醇,反應(yīng)的能量變化如圖所示。
①補(bǔ)全上圖:圖中A處應(yīng)填入
。
②該反應(yīng)需要加入銅—鋅基催化劑.加入催化劑后,該反應(yīng)的ΔH
(填“變大”“變小”或“不變”)。
③已知:CO(g)+
O
2(g)=CO
2(g)ΔH
1=-283kJ?mol
-1H
2(g)+
O
2(g)=H
2O(g)ΔH
2=-242kJ?mol
-1CH
3OH(g)+
O
2(g)=CO
2(g)+2H
2O(g)ΔH
3=-676kJ?mol
-1以CO(g)和H
2(g)為原料合成甲醇的反應(yīng)為CO(g)+2H
2(g)=CH
3OH(g),該反應(yīng)的ΔH為
kJ?mol
-1。
(4)1909年哈伯在實(shí)驗(yàn)室中首次利用氫氣與氮?dú)夥磻?yīng)合成氨,實(shí)現(xiàn)了人工固氮。
①請(qǐng)結(jié)合下列數(shù)據(jù)分析,工業(yè)上選用氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)固氮,而沒有選用氮?dú)夂脱鯕夥磻?yīng)固氮的原因是
。
序號(hào) |
化學(xué)反應(yīng) |
K(298K)的數(shù)值 |
① |
N2(g)+O2(g)?2NO(g) |
5×10-31 |
② |
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g) |
4.1×106 |
②某實(shí)驗(yàn)室在三個(gè)不同條件的1L密閉容器中,分別加入物質(zhì)的量均為n(N
2)=0.100mol,n(H
2)=0.300mol的反應(yīng)物進(jìn)行合成氨反應(yīng),N
2的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如下圖a、b、c曲線所示。
實(shí)驗(yàn)a剛好到達(dá)平衡時(shí)以H
2表示的反應(yīng)速率為
。
據(jù)如圖所示,c裝置中有一個(gè)條件與a不同。請(qǐng)指出,并說明判斷的理由。
c條件:
理由:
。