复合氢化物可作为储氢和固体电解质材料，在能源与材料领域得到了深入的研究。如:①Mg(NH2...

复合氢化物可作为储氢和固体电解质材料，在能源与材料领域得到了深入的研究。

如:①Mg(NH2)2　　 ②NaNH2　　 ③ H3N－BH3　　　 ④NaAlH4　　　 ⑤Li3AlH6

(1)复合氢化物升温加热可逐步分解放出氢气，理论上单位质量的上述复合氢化物其储氢能力最低的是__________(填标号)。

(2)在Mg(NH2)2和NaNH2中均存在NH2－，NH2－的空间构型为_________，中心原子的杂化方式为____________。

(3)H3N－BH3与水反应生成一种盐和H2的化学方程式：_____________________。写出基态B原子的价电子轨道表达式：__________________________。

(4)Li3AlH6晶体的晶胞参数为a＝b＝801.7 pm，c＝945.5 pm，α＝β＝90°、γ＝120°，结构如图所示：

①已知AlH63－的分数坐标为(0，0，0)、(0，0，)，(，，)，(，，)，(，，)和(，，)，晶胞中Li＋的个数为____________。

②如图是上述Li3AlH6晶胞的某个截面，共含有10个AlH63－，其中6个已经画出(图中的○)，请在图中用○将剩余的AlH63－画出____________。

③此晶体的密度为____g·cm－3(列出计算式，已知阿伏加德罗常数约为6.02×1023mol－1)。

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【化学选修2：化学与技术】(15分)

工业上为了使原料和能量得到充分的利用，常常采用循环操作。

I、利用热化学循环制氢能缓解能源矛盾。最近研究发现，复合氧化物铁酸锰(MnFe₂O₄)可用于热化学循环分解水制氢。MnFe₂O₄的制备：

已知Fe³⁺、Mn²⁺沉淀的pH如右表所示。

(1)此工艺中理论上投入原料Fe(NO₃)₃和Mn(NO₃)₂的物质的量之比应为________。

(2)控制pH的操作中m的值为________。

II、用MnFe₂O₄热化学循环制取氢气：

(3)由上可知，H₂燃烧的热化学方程式是________。

(4)该热化学循环制取氢气的优点是________(填字母编号)。

A．过程简单、无污染                          B．物料可循环使用

C．氧气和氢气在不同步骤生成，安全且易分离

III、工业上可用H₂、HCl通过下图的循环流程制取太阳能材料高纯硅。

反应①

反应②：

（5）上图中，假设在每一轮次的投料生产中，硅元素没有损失，反应①中HCl的利用率和反应②中H₂的利用率均为75％。则在下一轮次的生产中，需补充投入HCl和H₂的体积比是________。

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（15分）工业上为了使原料和能量得到充分的利用，常常采用循环操作。

Ⅰ、利用热化学循环制氢能缓解能源矛盾。最近研究发现，复合氧化物铁酸锰（MnFe₂O₄）可用于热化学循环分解水制氢。

MnFe₂O₄的制备：

已知Fe³⁺、Mn²⁺沉淀的pH如右表所示。

（1）此工艺中理论上投入原料Fe(NO₃)₃和Mn(NO₃)₂的物质

的量之比应为 __________。

（2）控制pH的操作中m的值为         。

Ⅱ、用MnFe₂O₄热化学循环制取氢气：

（3）由上可知，表示H₂燃烧热的热化学方程式是__________________________ 。

（4）该热化学循环制取氢气的优点是_______________（填字母编号）。

A．过程简单、无污染

B．物料可循环使用

C．氧气和氢气在不同步骤生成，安全且易分离

Ⅲ、工业上可用H₂、HCl在一定条件下通过下图的循环流程制取太阳能材料高纯硅。

（5）上图中，假设在每一轮次的投料生产中，硅元素没有损失，反应①中HCl的利用率和反应②中H₂的利用率均为75%。则在下一轮次的生产中，需补充投入HCl和H₂的体积比是___________________。

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氮化硅可用作高温陶瓷复合材料，在航空航天、汽车发动机、机械等领域有着广泛的应用。由石英砂合成氮化硅粉末的路线如下图所示：

其中－NH2中各元素的化合价与NH3相同。请回答下列问题：

(1)石英砂不能与碱性物质共同存放，以NaOH为例，用化学反应方程式表示其原因：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

(2)图示①～⑤的变化中，属于氧化还原反应的是　　　　　　　　　　　　　　　　　 。(3)SiCl4在潮湿的空气中剧烈水解，产生白雾，军事工业中用于制造烟雾剂。SiCl4水解的化学反应方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

(4)在反应⑤中，3 mol Si(NH2)4，在高温下加热可得1 mol氮化硅粉末和8 mol A气体，则氮化硅的化学式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

(5)在高温下将SiCl4在B和C两种气体的气氛中，也能反应生成氮化硅，B和C两种气体在一定条件下化合生成A。写出SiCl4与B和C两种气体反应的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　 。

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钴的氧化物广泛应用于磁性材料及超导材料等领域。取一定量的钴的氧化物（其中钴的化合价为+2、+3价），用480 mL 5 mol·L-1盐酸恰好完全溶解固体，得到CoCl2溶液和4.48L（标准状况）黄绿色气体。通过计算可以确定该氧化物中Co、O的物质的量之比为

A．1：1　　 　　　 B．2：3　　 　　　　 C．3：4　 　　　　 　 D．5：6

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金属-硫电池价格低廉，使用寿命长，能量密度高，因而在电池研究领域得到广泛关注。常温下新型Mg-S电池放电时的总反应为：Mg+nS=MgSn。下列关于该电池的说法中正确的是

A. 负极材料为金属镁，正极材料为固体硫

B. 电解质溶液可选用硫酸铜溶液

C. 放电时，溶液中的阳离子向负极移动

D. 将金属镁换成金属钠或锂也可以形成原电池

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氢能作为理想的清洁能源之一，已经受到世界各国的普遍关注。氢的存储是氢能应用的主要瓶颈，目前所采用或正在研究的主要储氢方法有：配位氢化物储氢、碳质材料储氢、合金储氢、多孔材料储氢等。

请回答下列问题：

（1）氨硼烷( NH3BH3)是一种潜在的储氢材料，它可由六元环状化合物(HB=NH)3通过3CH4+2(HB=NH)3+6H2O=3CO2+6H3BNH3制得。

①B、C、N、O第一电离能由大到小的顺序为_____________，CH4、H2O、CO2键角由大到小的顺序为_________________。

②1个(HB=NH)3分子中有______个σ键。与(HB=NH)3互为等电子体的分子为________(填分子式)。

③反应前后碳原子的杂化轨道类型分别为__________、____________。

④氨硼烷在高温下释放氢后生成的立方氮化硼晶体具有类似金刚石的结构，但熔点比金刚石低，原因是___________________________。

（2）一种储氢合金由镍和镧(La)组成，其晶胞结构如图所示。

①Ni 的基态原子核外电子排布式为_______________。

②该晶体的化学式为_______________。

③该晶体的内部具有空隙，且每个晶胞的空隙中储存6个氢原子比较稳定。已知：a=m pm，c=n pm；标准状况下氢气的密度为ρg·cm-3；阿伏加德罗常数的值为NA。若忽略吸氢前后晶胞的体积变化，则该储氢材料的储氢能力为______________。 (储氢能力=)

【答案】　 N>O>C>B　 CO2>CH4>H2O　 12　 C6H6　 sp3　 sp　 B—N键的键长大于C—C键的，键能小于C—C键的(指出键长或键能关系均给分)　 1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2　 LaNi5　 （或）

【解析】（1）考查第一电离能的规律、键角的大小、化学键数目的判断、杂化类型的判断，晶体熔沸点高低的判断，①同周期从左向右第一电离能增大，但IIA>IIIA，VA>VIA，因此第一电离能大小顺序是N>O>C>B；CH4的键角是109°28′，H2O的键角是105°，CO2的键角是180°，顺序是CO2>CH4>H2O；②成键原子间只能形成一个σ键，(HB=NH)3为六元环状化合物，因此1个(HB=NH)3中含有σ键个数为12个；根据等电子体的概念以及(HB=NH)3为六元环状化合物，推出等电子体的分子为C6H6；③反应前C为sp3杂化，反应后碳原子为sp杂化；③立方氮化硼晶体具有类似金刚石的结构，即立方氮化硼晶体为原子晶体，比较原子晶体熔沸点通过键长、键能考虑，B—N键的键长大于C—C键的，键能小于C—C键，因此立方氮化硼的熔沸点低于金刚石；（2）考查电子排布式、晶胞的计算，①Ni位于第四周期VIII族，28号元素，Ni的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2；②La位于顶点，个数为8×1/8=1，Ni位于面上和体心，个数为8×1/2＋1=5，化学式为LaNi5；③氢气的质量为g，晶胞的体积为(m×10－10×m×10－10×n×10－10×sin60°)cm3，则储氢后氢气的密度为g/cm3，因此储氢材料故的储氢能力为（或）。

点睛：本题的难点是储氢能力的计算，虽然题目中告诉学生储氢能力计算的公式，但学生对储氢后氢气的密度理解不透，无法进行计算，其实储氢后氢气的密度就是让求出晶胞中氢气的质量，与晶胞体积的比值，跟平时练习晶胞密度的计算是一样的，只不过本题求的质量是氢气的质量。

【题型】综合题
【结束】
12

G是一种新型香料的主要成分之一，其结构中含有三个六元环。G 的合成路线如下图所示(部分产物和反应条件已略去)。

已知：①RCH=CH2+CH2=CHR'CH2=CH2+RCH=CHR'；

②B的核磁共振氢谱图显示分子中有6种不同环境的氢原子；

③D和F是同系物。

请回答下列问题：

（1）根据系统命名法，(CH3)2C=CH2的名称为_____________。

（2）A→B反应过程中涉及的反应类型分别为_______________、_________________。

（3）生成E的化学方程式为______________________________。

（4）G的结构简式为_________________。

（5）写出一种同时满足下列条件的F的同分异构体的结构简式：_________________。

①与FeCl3溶液发生显色反应；②苯环上有两个取代基，含C=O键；③能发生水解反应；④核磁共振氢谱有4组峰。

（6）模仿由苯乙烯合成F的方法，写出由丙烯制取a-羟基丙酸()　　 的合成路线：____________________________。

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(15分)氮的氢化物NH3、N2H4等在工农业生产、航空航天等领域有广泛应用。

（1）已知25℃时，几种难溶电解质的溶度积如下表所示：

向Cu2+、Mg2+、Fe3+、Fe2+浓度都为0.01mol·L-1的溶液中缓慢滴加稀氨水，产生沉淀的先后顺序为　　　　 （用化学式表示）。

（2）实验室制备氨气的化学方程式为　　　　 。

工业上，制备肼（N2H4）的方法之一是用次氯酸钠溶液在碱性条件下与氨气反应。以石墨为电极，将该反应设计成原电池，该电池的负极反应为　　　　 。

（3）在3 L密闭容器中，起始投入4 mol N2和9 mol H2在一定条件下合成氨，平衡时仅改变温度测得的数据如表所示：

已知：破坏1 mol N2(g)和3 mol H2(g)中的化学键消耗的总能量小于破坏2 mol NH3(g)中的化学键消耗的能量。

①则T1　　　　 T2（填“>”、“<”或“=”）。

②在T2 K下，经过10min达到化学平衡状态，则0～10min内H2的平均速率v(H2)=　　　 ，平衡时N2的转化率α（N2）=　　　　 。若再增加氢气浓度，该反应的平衡常数将　　　　 （填“增大”、“减小”或“不变”）。

③下列图像分别代表焓变（△H）、混合气体平均相对分子质量（）、N2体积分数φ（N2）和气体密度（ρ）与反应时间关系，其中正确且能表明该可逆反应达到平衡状态的是　　　 。

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