(15分)发展储氢技术是氢氧燃料电池推广应用的关键。研究表明液氨是一种良好的储氢物质,其储氢容量可达17.6%(质量分数)。液氨气化后分解产生的氢气可作为燃料供给氢氧燃料电池。氨气分解反应的热化学方程式如下:
2NH3(g) N2 (g) + 3H2(g) ΔH =" 92.4" kJ·mol-1
请回答下列问题:
(1)氨气自发分解的反应条件是 。
(2)已知:2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O(g) ΔH = -483.6 kJ·mol-1
NH3(l) NH3 (g) ΔH =" 23.4" kJ·mol-1
则,反应4NH3(l) + 3O2 (g) ="=" 2N2 (g) + 6H2O(g) 的ΔH = 。
(3)研究表明金属催化剂可加速氨气的分解。图1为某温度下等质量的不同金属分别催化等浓度氨气分解生成氢气的初始速率。
①不同催化剂存在下,氨气分解反应的活化能最大的是 (填写催化剂的化学式)。
②恒温(T1)恒容时,用Ni催化分解初始浓度为c0的氨气,并实时监测分解过程中氨气的浓度。计算后得氨气的转化率α(NH3)随时间t变化的关系曲线(见图2)。请在图2中画出:在温度为T1,Ru催化分解初始浓度为c0的氨气过程中α(NH3) 随t变化的总趋势曲线(标注Ru-T1)。
③如果将反应温度提高到T2,请在图2中再添加一条Ru催化分解初始浓度为c0的氨气过程中α(NH3)~t的总趋势曲线(标注Ru-T2)
④假设Ru催化下温度为T1时氨气分解的平衡转化率为40%,则该温度下此分解反应的平衡常数K与c0的关系式是:K = 。
(4)用Pt电极对液氨进行电解也可产生H2和N2。阴极的电极反应式是 ;阳极的电极反应式是 。(已知:液氨中2NH3(l) NH2- + NH4+)
氮元素可以形成多种化合物。回答以下问题:
(1)基态氮原子的价电子排布式是。
(2)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被-NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。
①N2H4的结构式为。
②肼可用作火箭燃料,燃烧时发生的反应是:N2O4(l)+2N2H4(l)===3N2(g)+4H2O(g)
若该反应中有4mol N-H键断裂,则形成的π键有mol。
③肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。N2H6SO4与硫酸铵晶体类型相同,则N2H6SO4的晶体内不存在。
A.离子键 B.共价键 C.配位键D.范德华力
(3)FeCl3溶液与KSCN溶液混合,得到含多种配合物的红色溶液,其中配位数为5的配合物的化学式是。KSCN中的阴离子与CO2互为等电子体,该阴离子的电子式是。
(4)美国科学家合成了结构呈“V”形对称的N5+,已知该离子中各原子均达到8电子稳定结构。则有关该离子的下列说法中正确的是。
A.每个N5+中含有35个质子和36个电子
B.该离子中有非极性键和配位键
C.该离子中含有2个π键
D.与PCl4+互为等电子体
(5)图1表示某种含氮有机化合物的结构,其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点(见图2),分子内存在空腔,能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。
下列分子或离子中,能被该有机化合物识别的是_________(填标号)。
a.CF4 b.CH4c.NH4+ d.H2O
(6)N的最高价氧化物为无色晶体,它由两种离子构成:已知其阴离子构型为平面正三角形,则其阳离子的构型为形,阳离子中氮的杂化方式为。
原子序数依次增加的A、B、C、D、E、F六种常见元素中,A、B、C、D是短周期非金属元素,B、C、D同周期,E、F是第四周期的金属元素,E2+核外电子有18种运动状态,F+的三个能层电子全充满。下表是主要化合价及原子半径数据:
A |
B |
C |
D |
E |
F |
|
主要化合价 |
-1 |
-3 +5 |
-2 +6 |
-1 +7 |
+2 |
+1 +2 |
原子半径 |
0.071 |
0.11 |
0.102 |
0.099 |
0.197 |
0.117 |
(1)B、C、D三种元素第一电离能数值由小到大的顺序是(填元素符号);
(2)F2+与NH3 形成配离子的结构式为 ;该配离子具有对称的空间构型,其中两个NH3被两个Cl-取代,能得到两种不同结构的产物,则该配离子的空间构型为。往某种蓝色溶液中加入氨水,形成蓝色沉淀,继续加入氨水,难溶物溶解变成蓝色透明溶液,可得到含有上述配离子的配合物。写出沉淀溶解的离子方程式。
(3)A 、E两种元素形成晶体晶胞是下图中的 (填①、②、③或④);
(4)下图四条折线分别表示ⅣA族、ⅤA族、ⅥA族、ⅦA族元素气态氢化物沸点变化,请选出A的氢化物所在的折线(填n、m、x或y)。
卤族元素包括F、Cl、Br等元素。
(1)下列曲线表示卤族元素某种性质随核电荷数的变化趋势,正确的是。
(2)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷,下图为其晶胞结构示意图,则每个晶胞中含有B原子的个数为,该功能陶瓷的化学式为。
(3)BCl3和NCl3中心原子的杂化方式分别为和。第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有___种。
现有下列物质,用编号填空回答下列问题:
A.干冰
B.金刚石
C.氦
D.过氧化钠
E.二氧化硅
F.溴化铵
G.H2O2
H.氢氧化钠
(1)通过非极性键形成的原子晶体是:。
(2)含有极性键的离子化合物是:。
(3)含有离子键、共价键、配位键的化合物是:。
(4)含有极性共价键的非极性分子是。
(5)含有极性共价键和非极性共价键的极性分子是。
(6)A、B、C、D四种物质的熔点从低到高的顺序为________________。
(每空2分,共10分)决定物质性质的原子或原子团叫官能团,具有相同官能团的物质具有相似的性质。乙醇的官能团为羟基(-OH),乙酸的官能团为羧基(-COOH),由课本中乙醇和乙酸的性质请推测乳酸的性质。乳酸的结构简式为:
请回答下列问题:
(1)当乳酸在浓硫酸催化加热条件下发生酯化反应时,能产生多种酯类化合物,请写出两种该类产物的结构简式、;
(2)请写出乳酸发生催化氧化反应时产物的结构简式:;
(3)乳酸与金属钠反应的化学方程式:;
(4)乳酸与Na2CO3溶液反应的化学方程式:。