题目内容

（11 分）科学家一直致力研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道：在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3的TiO2）表面与水发生反应，生成的主要产物为NH3，反应的化学方程式如下：N2(g)+ 3H2O(l)  2NH3(g)+ O2(g)。回答下列问题：

（1）进一步研究NH3生成量与温度的关系，部分实验数据见下表（光照、N2压力1.0×105 Pa、反应时间3 h），则该反应的正反应为             反应（填“吸热”或“放热”）

T/K

303

313

323

NH3生成量/（10-6 mol）

4.8

5.9

6.0

（2）与目前广泛使用的工业合成氨方法相比，该方法中固氮反应速率慢。请提出可提高其反应速率且增大NH3生成量的建议：　　                                       。

（3）合成氨工业中原料气N2可从空气中分离得到，H2可用甲烷在高温下与水蒸气反应制得。甲烷在高温下与水蒸气反应反应方程式为：CH4(g)＋H2O(g)＝CO(g)＋3H2(g)。部分物质的燃烧热数

据如下：

H2(g) ：△H =－285.8 kJ・mol－1；

CO(g) ： △H =－283.0 kJ・mol－1；

CH4(g) ：△H =－890.3 kJ・mol－1 。

已知1mol H2O(g)转变为1mol H2O(l)时放出44.0 kJ热量。写出CH4和H2O在高温下反应的热化学方程式__________________________________。 

（4）有人设想寻求适合的催化剂和电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl——NH4Cl为电解质溶液制成新型燃料电池，请写出该电极的正极反应式                     

（5）生成的NH3可用于制铵态氮肥，如(NH4)2SO4、NH4Cl，这些肥料显        性，原因是（用离子方程式表示）___________________________，使用时避免与________________物质合施。

 

【答案】

（ 11 分）

（1）吸热

（2）升高温度. 增大N2的浓度

（3）CH4(g)＋H2O(g)＝CO(g)＋3H2(g) △ H＝＋206.1 kJ・mol－1

（4） N2+8H + + 6e—  = 2 NH4+ 

（5）酸性  NH4++H2ONH3 H2O+H+  碱性

【解析】

 

练习册系列答案
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（每空1分，共6分）科学家们在探索生命奥秘的过程中，认识到生命细胞的组成和元素周期律有着密切的联系，约占人体总质量99.97%的11种大量元素全部是元素周期表前20号元素，其余0.03%是由10多种人体不可缺少的微量元素组成。现有a～h 8种短周期元素，是除氧、钾、钙外的其他大量元素，它们在元素周期表中的位置如下，请据此回答下列问题：

（1）下列中的元素的原子间反应最容易形成离子键的是      。
A．c和f                                B．b和g                  C．d和g                      D．b和e
（2）下列由a～g形成的各分子中所有原子都满足最外层为8电子结构的有      。
A．ea3                                   B．ag                        C．fg3                          D．dg4
（3）由a、e组成的一种化合物化学式为ea5，其各原子均达到同周期稀有气体原子的稳定结构，试写出该化合物的电子式    ，该物质属于    （填“离子”或“共价”）化合物。
（4）均由a、b、h和氧四种元素形成的两种离子化合物，相互反应可生成有刺激性气味的气体。这两种化合物中有一种相对分子质量为120，该化合物熔化时破坏的是    （填化学键类型，下同），溶于水时破坏的是    。

(11分)有W、X、Y、Z四种元素，其中W元素是1826年一位法国青年科学家发现的。他在研究海水制盐时，往剩余的副产物苦卤中通人氯气后，发现溶液颜色变深，再经过进一步提取可得一种红棕色有刺鼻臭味的液体，这就是W元素的单质。X、Y、Z均属短周期元素；Z元素最高正价是负价绝对值的3倍，其质子数是Y原子核内质子数的2倍，X原子核外的电子数是Z 原子的最内层上电子数的一半。

⑴W、X、Y、Z的元素符号分别是：W        X        Y        Z        

⑵W的原子结构示意图为           ，W位于第    周期     族。

⑶苦卤中通入氯气发生反应的离子方程式为                           。

⑷由W元素的单质与ZY2、X2Y反应生成生成两种酸的化学方程式为             。

 

（每空1分，共6分）科学家们在探索生命奥秘的过程中，认识到生命细胞的组成和元素周期律有着密切的联系，约占人体总质量99.97%的11种大量元素全部是元素周期表前20号元素，其余0.03%是由10多种人体不可缺少的微量元素组成。现有a～h 8种短周期元素，是除氧、钾、钙外的其他大量元素，它们在元素周期表中的位置如下，请据此回答下列问题：

（1）下列中的元素的原子间反应最容易形成离子键的是       。

A．c和f                                           B．b和g                         C．d和g                             D．b和e

（2）下列由a～g形成的各分子中所有原子都满足最外层为8电子结构的有       。

A．ea3                                               B．ag                               C．fg3                                   D．dg4

（3）由a、e组成的一种化合物化学式为ea5，其各原子均达到同周期稀有气体原子的稳定结构，试写出该化合物的电子式     ，该物质属于     （填“离子”或“共价”）化合物。

（4）均由a、b、h和氧四种元素形成的两种离子化合物，相互反应可生成有刺激性气味的气体。这两种化合物中有一种相对分子质量为120，该化合物熔化时破坏的是     （填化学键类型，下同），溶于水时破坏的是     。

 

科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电力的重要途径，美国已计划将甲醇燃料电池用于军事目的。一种甲醇(CH3OH)燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。回答下列问题：(11分)

（1）这种电极放电时发生的总反应是______________________________________。

（2）此电极的正极发生的电极反应式是__________________________；

负极发生的电极反应式是_______________________________。

（3）电解液中的离子向_________极（正极或负极）移动；通入正极的气体是________.

 

共11分)2005年1月美国科学家在Science上发表论文，宣布发现了Al的超原子结构，并预言其他金属原子也可能存在类似的结构，这是一项将对化学、物理以及材料领域产生重大影响的发现，引起了科学界的广泛关注。这种超原子是在Al的碘化物中发现的，以13个Al原子或14个Al原子形成Al13或Al14超原子结构，量子化学计算结果表明，Al13形成12个Al在表面，1个Al在中心的三角二十面体结构，Al14可以看作是一个Al原子跟Al13面上的一个三角形的3个Al形成Al―Al键而获得的。文章还指出，All3和All4超原子都是具有40个价电子时最稳定。

(1) 根据以上信息可预测Al13和Al14的稳定化合价态分别为       和       。A114应具有元素周期表中       类化学元素的性质，理由是：                  。

(2) 对Al13和A114的Al―Al键长的测定十分困难，而理论计算表明，Al13，和Al14中的Al―Al键长与金属铝的Al―Al键长相当，已知金属铝的晶体结构采取面心立方最密堆积，密度约为2.7g/cm3，请估算Al13和Al14：中Al―Al的键长。

                                                                         。

(3) Al13三角二十面体中有多少个四面体空隙，假设为正四面体空隙，如果在其中搀杂其他原子，请通过计算估计可搀杂原子的半径最大为多少?

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