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    。

(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     。

 

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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