南京工业大学某研究团队最近在《Nature Communications》刊文介绍了他们开...

南京工业大学某研究团队最近在《Nature Communications》刊文介绍了他们开发的一种新型催化剂——反钙钛矿基非贵金属催化剂，这种价廉的新型催化剂结合了钙钛矿结构的灵活性和过渡金属氮(碳)化合物的高导电性、优异电催化性等优点，理论上来说是一种很有发展潜力的析氧反应电催化剂。回答下列问题：

(1)基态氮原子核外未成对电子数为________，基态碳原子核外电子云有_______个伸展方向。

(2)在周期表中，N、O、F是位于同周期且相邻的三种元素，第一电离能最大的元素和最小的元素组成一种只含极性键的化合物M，M分子的立体构型是_________，中心原子的杂化类型是________。

(3)在周期表中，钡位于第六周期ⅡA族，钛酸钡、钛酸钙的熔点分别为1625℃、1975℃，二者熔点差异的原因为__。

(4)钛酸钙的晶胞如图所示，钛酸钙的化学式为_____________；1个钛离子与________个氧离子等距离且最近，这些氧离子可构成正八面体，钛离子位于该正八面体的体心。已知钛酸钙的晶胞参数为a nm，则该正八面体的边长为________pm。

(5)Fe和N可组成一种过渡金属氮化物，其晶胞如图所示，六棱柱底边边长为x cm，高为y cm，NA为阿伏加德罗常数的值，则晶胞的密度为________________g·cm-3(列出计算式即可)。

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氢叠氨酸(HN3)及其盐(NaN3、NH4N3、CuN3等) 都具有爆炸性，最近南京理工大学胡丙成教授团队成功合成出PHAC，其化学式为（N3）3 (NH4)4Cl。回答问题：

（1）PHAC中“N3”的化合价为_____________，N2F2的电子式为_____________。

（2）汽车安全气囊中NaN3可发生下列反应：NaN3(s)=Na(s)+ N2(g)　　 △H1

2NaN3(s)+CuO(s)=Na2O(s)+3N2(g)+Cu(s)　　　 △H2

则反应CuO(s)+2Na(s)= Na2O(s)+ Cu(s)　　　　 △H=_______(用△H1和△H2表示)

（3）25℃，将1molNH4N3(s)投入一2L的恒容密闭容器中，0.5min后反应达到平衡，测得生成的两种单质的物质的量之和为1.6mol，则NH4N3的平衡转化率为________，25℃时该反应的平衡常数K=__________。

（4）氢叠氨酸(HN3)易溶于水，且酸性与醋酸相近。

①HN3在水溶液中的电离方程式为_____________。

②0.1mol·L-1的HN3溶液与0.1mol·L-1的NaN3等体积混合，混合溶液中各离子浓度有大到小的顺序为_________________。

③已知T℃时，Ksp(CuN3)=5.0×10-9, Ksp(Cu2S)=2.5×10-48，则相同温度下反应：Cu2S(s)+2N3-(aq) 2CuN3(s)+S2-(aq)的平衡常数K=_______________。

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(1)2017年中科院某研究团队通过设计一种新型Na-Fe3O4/HZSM-5多功能复合催化剂，成功实现了CO2直接加氢制取辛烷值汽油，该研究成果被评价为“CO2催化转化领域的突破性进展”。

已知：H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)　　 ΔH1 = －aKJ/mol

C8H18(1)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(1)　　 ΔH2= －bKJ/mol

试写出25℃、101kPa条件下，CO2与H2反应生成汽油(以C8H18表示)的热化学方程式_________________________________。

(2)利用CO2及H2为原料，在合适的催化剂(如Cu/ZnO催化剂)作用下，也可合成CH3OH，涉及的反应有：

甲：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　　　　　 △H= — 53.7kJ·mol-1　　 平衡常数K1

乙：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　　　　　　　　 △H= + 41.2kJ·mol-1　　 平衡常数K2

①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的平衡常数K=______(用含K1、K2的表达式表示)，该反应△H_____0(填“大于”或“小于”)。

②提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有___________(填写两项)。

③催化剂和反应体系的关系就像锁和钥匙的关系一样，具有高度的选择性。下列四组实验，控制CO2和H2初始投料比均为1：2.2，经过相同反应时间(t1min)。

由表格中的数据可知，相同温度下不同的催化剂对CO2的转化为CH3OH的选择性有显著影响，根据上表所给数据结合反应原理，所得最优选项为___________(填字母符号)。

(3)以CO、H2为原料合成甲醇的反应为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。在体积均为2L的三个恒容密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，分别都充入1molCO和2molH2，三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变。下图为三个容器中的反应均进行到5min时H2的体积分数示意图，其中有一个容器反应一定达到平衡状态。

①0～5min时间内容器Ⅱ中用CH3OH表示的化学反应速率为_________________。

②三个容器中一定达到平衡状态的是容器________(填写容器代号)。

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绿色汽车是强调完全合乎环境保护要求的一种新型交通工具，开发和研究新型的绿色汽车是环境保护的迫切要求，是人类的期望，更是汽车工业可持续发展的需要。以下措施不符合绿色汽车理念的是(　　)

A. 回收、利用废旧汽车

B. 用天然气或石油液化气代替汽油做汽车燃料

C. 汽油中添加四乙基铅，以改善汽油的性能

D. 研发以燃料电池为动力的汽车

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南京大学研究发现TiO2-x晶体中存在的晶体缺陷有利于提高导电性和提供镁离子储位，可用作新型镁电池负极材料，该电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是（　　 ）

A.放电时，a电极电势低于b电极

B.充电时，Mg2+向a电极移动

C.放电时，负极的电极反应为MgnTiO2-x-2ne-=nMg2++TiO2-x

D.充电时，当有0.2mole-转移时，b电极的质量减少2.4g

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最近，美国普度大学的研究人员开发出一种利用铝镓合金加水制造氢气的新工艺．这项技术具有广泛的能源潜在用途，包括为汽车提供原料、潜水艇提供燃料等．该技术通过向铝镓合金注水，铝生成氧化铝，同时生成氢气．合金中镓(Ga，ⅢA)是关键成分，可阻止铝形成致密的氧化膜。下列关于铝、镓的说法正确的是(　 )

A．铝的金属性比镓强

B．工业上可以用电解熔融氯化铝制备Al

C．Ga(OH)3与Al(OH)3性质相似，一定能与NaOH溶液反应

D．铝、镓合金与水反应后的物质可以回收利用冶炼铝

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最近，美国普度大学的研究人员开发出一种利用铝镓合金加水制造氢气的新工艺。这项技术具有广泛的能源潜在用途，包括为汽车提供原料、为潜水艇提供燃料等。该技术通过向铝镓合金注水，铝生成氧化铝，同时生成氢气。合金中镓(Ga，ⅢA)是关键成分，可阻止铝形成致密的氧化膜。下列关于铝、镓的说法正确的是

A. 铝的金属性比镓强

B. 铝的熔点比镓低

C. Ga(OH)3与Al(OH)3性质相似，一定能与NaOH溶液反应

D. 铝、镓合金与水反应后的物质可以回收利用冶炼铝

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2018年5月9日科技网报道，最新一期国际学术期刊《自然·纳米技术》介绍了我国科学家曾杰团队的成果：在含铂高效催化剂作用下把二氧化碳高效转化清洁液态燃料——甲醇。

（1）甲醇燃烧时发生如下反应（a、b、c、d均大于0）：

①2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(1)　 △H1=-akJ·mol-1

②2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(1)　 △H2=-bkJ·mol-1

③CH3OH(1)+3/2O2（g）=CO2(g)+2H2O(1)　 △H3=-ckJ·mol-1

④CH3OH(1)+O22(g)=CO (g)+2H2O(1) △H4=-dkJ·mol-1

由此知，a、b、c、d由小到大排序为_______。

（2）工业上，通常采用氢气还原CO2法制备甲醇CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(1)　　 △H

已知几种化学键的键能数据如下：

根据键能数据估算上述反应中△H=____________kJ·mol-1。

（3）在2L恒容密闭容器中充入2 mol CO2和6.5mlH2，在一定温度下反应，测得混合气体中c（CH3OH）与时间的关系如图1所示。

①M点CO2的正反应速率___________N点CO2的逆反应速率（选填“大于”“小于”或“等于”）。

②0~10min内H2的平均反应速率v（H2）=___________mol·L-1·min-1。

③在该温度下，该反应平衡常数K为________。（结果保留两位小数并要求带单位）

（4）在密闭容器中充入一定量CO2和H2，在含铂催化剂作用下反应，测得单位时间内CO2的转化率与温度关系如图2所示。

①R点对应的CO2转化率最大，其原因是_________________。

②在Q点时CO2的转化率突变的原因可能是_________________。

（5）以石墨为电极，甲醇/空气碱性（KOH溶液为电解质溶液）燃料电池的能量转化效率高。当KOH恰好完全转化成KHCO3时停止放电，此时负极的电极反应式为_____________。

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（1）浙江大学用甲醇、CO、O2在常压、某温度和催化剂的条件下合成碳酸二甲酯(CH3OCOOCH3)的研究开发。已知:

①1mol CO完全燃烧放出283.0kJ的热量;

②1mol H2O(l)完全蒸发变成H2O(g)需吸收44.0 kJ的热量;

③2CH3OH(g)+CO2(g) CH3OCOOCH3(g)+H2O(g)　　 ΔH=-15.5 kJ·mol-1

则2CH3OH(g)+CO(g)+1/2O2(g)CH3OCOOCH3(g)+H2O(l) ΔH=__________。

（2）工业合成氨的反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)是一个放热的可逆反应,反应条件是高温、高压并且需要合适的催化剂。已知形成1mol H—H键、1mol N—H键、1mol N≡N键放出的能量分别为436 kJ、391 kJ、946 kJ。则:

①若1 mol氮气完全反应生成氨气可放出的能量为__________kJ。

②如果将1 mol氮气和3 mol氢气混合,使充分反应,反应放出的能量总小于上述数值,为什么?__________。

③实验室模拟工业合成氨时,在容积为2L的密闭容器内,反应经过10分钟后,生成10 mol 氨气,则用氮气表示的化学反应速率是__________mol·L-1·min-1。

④一定条件下,当合成氨的反应达到化学平衡时,下列说法正确的是__________。

a.以同一物质表示的正反应速率和逆反应速率相等

b.正反应速率最大,逆反应速率为0

c.氮气的转化率达到最大值

d.氮气和氢气的浓度相等

e.N2、H2和NH3的体积分数相等

f.反应达到最大限度

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2017年1月，南京理工大学胡炳成教授团队成功合成世界首个全氮阴离子盐，全氮阴离子化学式为N5-。下列关于全氮阴离子盐的说法正确的是

A. 每个N5-含有26个电子

B. N5-的摩尔质量为71g·mol-1

C. 全氮阴离子盐既含离子键又含共价键

D. 全氮阴离子盐可能属于电解质，也可能属于非电解质

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