(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。
【化学——选修3:物质结构与性质】Cu3N具有良好的电学和光学性能,在电子工业领域、航空航天领域、国防领域、通讯领域以及光学工业等领域中,发挥着广泛的、不可替代的巨大作用。
(1)与N3-含有相同电子数的三原子分子的空间构型是。
(2)Cu具有良好的导电、导热和延展性,请解释Cu具有导电性的原因。
(3)在Cu的催化作用下,乙醇可被空气氧化为乙醛,乙醛分子中碳原子的杂化方式是__________,乙醛分子中H—C—O的键角__________乙醇分子中的H—C—O的键角(填“大于”、“等于”或“小于”)。
(4)Cu+的核外电子排布式为,其在酸性溶液中不稳定,可发生歧化反应生成Cu2+和Cu,但CuO在高温下会分解成Cu2O,试从结构角度解释高温下CuO为何会生成Cu2O。
(5)[Cu(H2O)4]2+为平面正方形结构,其中的两个H2O被Cl-取代有两种不同的结构,试画出[Cu(H2O)2(Cl)2]具有极性的分子的结构式。
(6)Cu3N的晶胞结构如图,N3-的配位数为__________,Cu+半径为a pm,N3-半径为b pm,Cu3N的密度__________g/cm3。(阿伏加德罗为常数用NA表示)
H、C、N、O、Al、Fe是六种常见元素。
(1)Fe位于周期表第周期,第族,其基态原子未成对电子数为_______。碳的同素异形体中,金刚石熔点比C60 _____(填“高”、“低”)。
(2)用“>”或“<”填空:
离子半径 |
电负性 |
第一电离能 |
沸点 |
O2-____Al3+ |
C___N |
N____O |
CH4____ NH3 |
(3)Al能将污水中NO3-转化为N2,同时铝的反应产物还能净化污水,该反应的离子方程式;其中产生的铝的化合物能净水的原理是。
(4)已知①2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) △H=﹣571.66kJ•mol-1
②CH2=CH2(g) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 2H2O(l) △H=﹣1306.42kJ•mol-1
写出利用CO2和H2合成(CH2=CH2)的热化学方程式为。
某课题小组合成一种复合材料的基体M的结构简式为:
合成路线如下:
请回答下列问题:
(1)写出A的结构简式____。②的反应类型为____。
(2)B中含有的官能团有。D的名称(系统命名)是。
(3)写出反应⑤的化学方程式____。
(4)写出符合下列条件:①能使FeCl3溶液显紫色;②苯环只有二个取代基;③与新制的Cu(OH)2悬浊液混合加热,有砖红色沉淀生成;④苯环上一氯代物有2种同分异构体。写出有机物B的一种同分异构体的结构简式。
(5)下列说法正确的是。
a.E与分子式相同的醛互为同分异构体
b.F的分子式为C9Hl0NO
c.CH3CH2NH2能与盐酸反应
d.C分子中苯环上取代基含2个健
(12分)己知X、Y、Z、W、N、U、V是短周期的主族元素,原子序数依次增大。X与N同主族,且与W都能形成A2B、A2B2型化合物;Z、W的单质常温下均为无色气体;Y原子的L层电子数是K层电子数的2倍;U原子的最外层电子数是其电子层数的2倍,试回答下列问题:
(1)YW2的电子式;Z的氢化物结构式为;
写出U元素在周期表中的位置。
(2)离子半径:N+W2-(填>、<或=);
(3)写出Y2X4与V元素的单质在水溶液中反应的化学方程式是。
(4)由N、W组成A2B2型的一种化合物,该物质属于(填“离子”或“共价”)化合物。
(6分)现有CH4、C2H4、C6H6三种有机物:
(1)等质量的三种气体完全燃烧时生成水最多的是________;
(2)同状况、同体积的三种气体完全燃烧时耗去O2的量最多的是________。
(3)在150℃、1.01×105 Pa下时,有两种气态烃和足量的氧气混合点燃,相同条件下测得反应前后气体体积没有发生变化,这两种气体是________。