9. 含氮化合物在材料方面的应用越来越广泛。
(1) 甲胺(CH
3NH
2)是合成太阳能敏化剂的原料。工业合成甲胺原理:
CH
3OH(g)+ NH
3(g)
CH
3NH
2(g)+H
2O(g) △H
①已知键能指断开1mol气态键所吸收的能量或形成1mol气态键所释放的能量。几种化学键的键能如下表所示:
化学键 | C-H | C-O | H-O | N-H | C-N |
键能/kJ·mol-1 | 413 | 351 | 463 | 393 | 293 |
则该合成反应的△H=
______________。
②一定条件下,在体积相同的甲、乙、丙、丁四个容器中,起始投入物质如下:
| NH3(g)/mol | CH3OH(g)/mol | 反应条件 |
甲 | 1 | 1 | 498K,恒容 |
乙 | 1 | 1 | 598K,恒容 |
丙 | 1 | 1 | 598K,恒压 |
丁 | 2 | 3 | 598K,恒容 |
达到平衡时,甲、乙、丙、丁容器中的CH
3OH转化率由大到小的顺序为
_______________。
(2) 工业上利用镓(Ga) 与NH
3在高温下合成固体半导体材料氮化镓(GaN),其反应原理 为2Ga(s)+2NH
3(g)
2GaN(s)+3H
2(g) △H=-30.81kJ·mol
-1。
①在密闭容器中充入一定量的Ga与NH
3发生反应,实验测得反应体系与温度、压强的相关曲线如图所示。图中A点与C点的化学平衡常数分别为K
A和K
C,下列关系正确的是
_________(填代号)。
a.纵轴a表示NH
3的转化率b.纵轴a 表示NH
3的体积分数c.T
1<T
2d.K
A<K
c②镓在元素周期表位于第四周期第ⅢA 族,化学性质与铝相似。氮化镓性质稳定,不溶于水,但能缓慢溶解在热的NaOH溶液中,该反应的离子方程式为
_____________________。
(3) 用氮化镓与铜组成如图所示的人工光合系统,利用该装置成功地以CO
2和H
2O为原料合成CH
4。铜电极表面发生的电极反应式为
___________。两电极放出O
2和CH
4相同条件下的体积比为
________,为提高该人工光合系统的工作效率,可向装置中加入少量的
__________ (填“盐酸”或“硫酸”)。