新型材料GaN和AlN应用前景广泛,对其制备过程的研究成为热点。回答下列问题:
(1)在1100℃下用镓与氨气制得氮化镓,该可逆反应每生成1gH2放出5.15kJ热量。该反应的热化学方程式是 2Ga(l)+2NH3(g)=2GaN(s)+3H2(g)ΔH=-30.9kJ/mol2Ga(l)+2NH3(g)=2GaN(s)+3H2(g)ΔH=-30.9kJ/mol(已知金属镓的熔点是29.8℃,沸点是2403℃;氮化镓的熔点为1700℃)。
(2)在恒容密闭容器中,加入一定量的液态镓与氨气发生上述反应,测得反应平衡体系中NH3的体积分数与压强(P)、温度(T)的关系如图1所示(已知图中T1和T2的温度均小于1700℃)。

①下列说法错误的是 abab(填标号)。
a.当v(NH3):v(H2)=2:3时达到了化学平衡状态
b.温度一定时,达到平衡后再充入氦气(氦气不参与反应),NH3的转化率减小
c.B点和C点化学平衡常数的关系是:KB<KC
d.GaN的晶体结构如图2所示,Ga原子和N原子都是sp3杂化
②已知在T℃时体系的初始压强为aPa,则A点的Kp=0.6aPa0.6aPa。[气相平衡中用组分的平衡分压代替物质的量浓度表示平衡常数(记作Kp),分压=总压×气体的物质的量分数,用含a的式子表示]。
(3)电解精炼法提纯镓的过程中需控制合适的电压,若电压太高时阴极会产生H2,导致电解效率下降。若外电路通过0.3mol电子时,阴极得到4.9g的镓。则该电解装置的电解效率η=70%70%(已知η=生成目标产物消耗的电子数转移的电子总数×100%
)。
(4)铝粉与N2在一定温度下可直接生成AlN,加入少量NH4Cl固体可促进反应。将等质量的铅粉与不同量的NH4Cl混合均匀后置于充满N2的密闭容器中,用电火花引燃。不同温度下合成产物的XRD图谱如图3所示,产品中AlN的质量分数[w(AlN)]随原料中w(NH4Cl)的变化如图4所示,燃烧过程中温度随时间的变化如图5所示。则:

①合成AlN的最佳条件是 反应温度为1000℃,w(NH4Cl)为3%反应温度为1000℃,w(NH4Cl)为3%。
②当ω(NH4Cl)较小时,有利于AlN制备的原因可能是 NH4Cl分解产生的HCl能破坏铝表面的氧化膜NH4Cl分解产生的HCl能破坏铝表面的氧化膜;当ω(NH4Cl)超过一定值后,ω(AlN)明显减少的原因可能是 NH4Cl分解吸热造成温度降低,不利于Al与N2反应NH4Cl分解吸热造成温度降低,不利于Al与N2反应。
生成目标产物消耗的电子数 转移的电子总数 × 100 % |
【答案】2Ga(l)+2NH3(g)=2GaN(s)+3H2(g)ΔH=-30.9kJ/mol;ab;0.6aPa;70%;反应温度为1000℃,w(NH4Cl)为3%;NH4Cl分解产生的HCl能破坏铝表面的氧化膜;NH4Cl分解吸热造成温度降低,不利于Al与N2反应
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:28引用:1难度:0.7
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(2)T1℃时,向5L恒容密闭容器中充入0.5molCH4,只发生反应2CH4(g)⇌C2H4(g)+2H2(g),达到平衡时,测得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的转化率为
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①T℃时,向一恒容密闭容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只发生反应2CH4(g)⇌C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
②若只改变一个反应条件使Kp变大,则该条件是
A.减小C2H2的浓度
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