Question

4．化合物A是一種儲氫容量高、安全性好的固體儲氫材料，其儲氫原理可表示為：
 A（s）+H₂（g）$?_{釋氫}^{貯氫}$B（s）+LiH（s）△H=-44.5kJ•mol^-1…①
已知：①在液氨中加入金屬鋰生成B和氫氣；
②一定條件下，2.30g固體B與5.35gNH₄Cl固體恰好完全反應，生成固體鹽C和4.48L氣體D（已折算成標準狀況）；氣體D能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍色．
（1）A的化學式為Li₂NH，LiH中r（Li⁺）小于r（H^-）（填“大于”或“小于”）．
（2）寫出液氨與金屬鋰反應的化學方程式2Li+2NH₃=2LiNH₂+H₂．
（3）B在加強熱時生成NH₃和另一種化合物E，該分解反應的化學方程式為3LiNH₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Li₃N+2NH₃．
（4）化合物E也可以作儲氫材料，其儲氫原理可表示為：
 E（s）+H₂（g）$?_{釋氫}^{貯氫}$A（s）+LiH（s）△H=-165kJ•mol^-1…②
儲氫材料可以通過加熱的方式釋放氫氣．從實用化角度考慮，選擇E（填“A”或“E”）作儲氫材料更合理，理由是E的儲氫量要比A多．

Answer 1

分析 在一定條件下，2.30g固體B與5.35gNH₄Cl固體恰好完全反應，生成固體C和4.48L氣體D（標準狀況），氣體D能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍色，可推知D為NH₃，4.48L氨氣的物質的量=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，其質量=0.2mol×17g/mol=3.4g，根據質量守恒可知B的質量為2.3g+5.35g-3.4g=4.25g，NH₄Cl的摩爾質量為53.5g/mol，5.35gNH₄Cl為0.1mol，B中含Li，則固體B與NH₄Cl固體反應可表為：B+NH₄Cl→LiCl+NH₃，根據Cl原子守恒，LiCl的物質的量=0.1mol，那么2.3g化合物B中含Li元素也為 0.1mol，再根據質量守恒和原子守恒（原子的種類和數目反應前后相同），則2.3gB中含有N原子為0.2mol-0.1mol=0.1mol，含有H原子為0.2mol×4-0.4mol=0.2mol，可推知B是LiNH₂，液氨與金屬鋰反應生成氫氣和LiNH₂，
（1）B是LiNH₂，根據A（s）+H₂（g）$?_{釋氫}^{貯氫}$B（s）+LiH（s），利用元素守恒可知A的化學式，離子半徑大小，Li⁺，H^-，電子層數相同，核電荷數越大半徑越小；
（2）B是LiNH₂，液氨與金屬鋰反應生成氫氣和LiNH₂；
（3）推知B是LiNH₂，根據元素守恒可知，B在加強熱時發生分解反應，生成NH₃和另一種化合物E為Li₃N，據此書寫化學方程式；
（4）根據A和E儲氫量的多少選擇儲氫材料．

解答 解：在一定條件下，2.30g固體B與5.35gNH₄Cl固體恰好完全反應，生成固體C和4.48L氣體D（標準狀況），氣體D能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍色，可推知D為NH₃，4.48L氨氣的物質的量=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，其質量=0.2mol×17g/mol=3.4g，根據質量守恒可知B的質量為2.3g+5.35g-3.4g=4.25g，NH₄Cl的摩爾質量為53.5g/mol，5.35gNH₄Cl為0.1mol，B中含Li，則固體B與NH₄Cl固體反應可表為：B+NH₄Cl→LiCl+NH₃，根據Cl原子守恒，LiCl的物質的量=0.1mol，那么2.3g化合物B中含Li元素也為 0.1mol，再根據質量守恒和原子守恒（原子的種類和數目反應前后相同），則2.3gB中含有N原子為0.2mol-0.1mol=0.1mol，含有H原子為0.2mol×4-0.4mol=0.2mol，可推知B是LiNH₂，液氨與金屬鋰反應生成氫氣和LiNH₂，
（1）B是LiNH₂，根據A（s）+H₂（g）$?_{釋氫}^{貯氫}$B（s）+LiH（s），利用元素守恒可知A的化學式為Li₂NH，離子半徑大小，Li⁺，H^-，電子層數相同，核電荷數越大半徑越小，LiH中r（Li⁺）小于r（H^-），
故答案為：Li₂NH；小于；
（2）B是LiNH₂，液氨與金屬鋰反應生成氫氣和LiNH₂，反應的方程式為2Li+2NH₃=2LiNH₂+H₂，
故答案為：2Li+2NH₃=2LiNH₂+H₂；
（3）推知B是LiNH₂，根據元素守恒可知，B在加強熱時發生分解反應，生成NH₃和另一種化合物E為Li₃N，反應的化學方程式為3LiNH₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Li₃N+2NH₃，
故答案為：3LiNH₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Li₃N+2NH₃；
（4）根據A的化學式為Li₂NH，E為Li₃N可知，E的儲氫量要比A多，所以選擇選擇儲氫材料E比較合理，
故答案為：E，E的儲氫量要比A多．

點評 本題考查無機物推斷，側重考查學生對知識的遷移應用與綜合分析解決問題能力，對學生的邏輯推理有較高的要求，把握A中含Li元素，B物質化學式的推斷是解題關鍵，難度較大．