题目内容

碳酸钠是造纸、玻璃、纺织、制革等行业的重要原料。工业碳酸钠(纯度约98%)中含有Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、Cl－和SO42-等杂质，提纯工艺路线如下：

已知碳酸钠的溶解度(S)随温度变化的曲线如下图所示：

回答下列问题：
(1)滤渣的主要成分为____________________________________。
(2)“趁热过滤”的原因是_______________________________________。
(3)若在实验室进行“趁热过滤”，可采用的措施是__________(写出1种)。
(4)若“母液”循环使用，可能出现的问题及其原因是_______________。
(5)已知：Na2CO3·10H2O(s)=Na2CO3(s)＋10H2O(g)ΔH1＝＋532.36 kJ·mol－1
Na2CO3·10H2O(s)=Na2CO3·H2O(s)＋9H2O(g)ΔH2＝＋473.63 kJ·mol－1
写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式______________________。

(1)Mg(OH)2、Fe(OH)3、CaCO3
(2)防止温度下降时Na2CO3·H2O溶解，避免析出Na2CO3·10H2O或Na2CO3·7H2O
(3)预热过滤装置(或用常压热过滤漏斗进行过滤)
(4)产品纯度降低，因循环使用时母液中Cl－与SO42-累积，导致产品中含有NaCl或Na2SO4等杂质
(5)Na2CO3·H2O(s)=Na2CO3(s)＋H2O(g)　ΔH＝＋58.73 kJ/mol

解析

练习册系列答案
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面对目前世界范围内的能源危机，甲醇作为一种较好的可再生能源，具有广泛的应用前景。
(1)已知在常温常压下反应的热化学方程式：
①CO(g)＋2H2(g)  CH3OH(g)　ΔH1＝－90 kJ·mol－1
②CO(g)＋H2O(g)  CO2(g)＋H2(g)ΔH2＝－41 kJ·mol－1
写出由二氧化碳、氢气制备甲醇的热化学方程式：_______________________。
(2)在容积为V L的容器中充入a mol CO与2a mol H2，在催化剂作用下反应生成甲醇，平衡时的转化率与温度、压强的关系如图所示。

①p1________p2(填“大于”、“小于”或“等于”)；
②在其他条件不变的情况下，再增加a mol CO与2a mol H2，达到新平衡时，CO的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，平衡常数________。
(3)已知在T ℃时，CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常数K＝0.32，在该温度下，已知c始(CO)＝1 mol·L－1，c始(H2O)＝1 mol·L－1，某时刻经测定CO的转化率为10%，则该反应________(填“已经”或“没有”)达到平衡，原因是_________________________________________________
此时刻v正________v逆(填“>”或“<”)。

工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO,已知CH4、H2和CO的燃烧热(ΔH)分别为-890.3 kJ·mol-1、-285.8 kJ·mol-1和-283.0 kJ·mol-1,则生成1 m3(标准状况)CO所需热量为　　　　。 

2SO2(g)＋O2(g)=2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。已知1 mol SO2(g)氧化为1 mol SO3(g)的ΔH＝－99 kJ·mol－1。请回答下列问题：

(1)图中A、C分别表示________、________；
(2)E表示________；E的大小对该反应的反应热________(填“有”或“无”)影响。
(3)该反应通常用V2O5作催化剂，加V2O5会使图ΔH________(填“变大”、“变小”或“不变”)，理由是______________________________________。
(4)图中ΔH＝________kJ·mol－1；
(5)已知单质硫的燃烧热为296 kJ·mol－1，计算由S(s)生成3 mol SO3(g)的ΔH＝________(要求计算过程)。

将煤转化为水煤气的主要化学反应为C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)；C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式为：
C(s)＋O2(g)=CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
H2(g)＋ O2(g)=H2O(g)　ΔH＝－242.0 kJ·mol－1
CO(g)＋O2(g)=CO2(g)　ΔH＝－283.0 kJ·mol－1
请回答：
(1)根据以上数据，写出C(s)与水蒸气反应的热化学方程式：________。
(2)比较反应热数据可知，1 mol CO(g)和1 mol H2(g)完全燃烧放出的热量之和比1 mol C(s)完全燃烧放出的热量多。甲同学据此认为“煤转化为水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量”；乙同学根据盖斯定律作出下列循环图：

并据此认为“煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与煤直接燃烧放出的热量相等”。
请分析：甲、乙两同学观点正确的是________(填“甲”或“乙”)；判断的理由是________。
(3)将煤转化为水煤气作为燃料和煤直接燃烧相比有很多优点，请列举其中的两个优点________。
(4)水煤气不仅是优良的气体燃料，也是重要的有机化工原料。CO和H2在一定条件下可以合成：①甲醇；②甲醛；③甲酸；④乙酸。试分析当CO和H2按1：1的体积比混合反应，合成上述________(填序号)物质时，可以满足“绿色化学”的要求，完全利用原料中的原子，实现零排放。

2012年11月16日，5名男孩被发现死于贵州省毕节市七星关区街头垃圾箱内，经当地公安部门初步调查，5名男孩是因在垃圾箱内生火取暖导致CO中毒而死亡。
(1)CO中毒是由于CO与血液中血红蛋白的血红素部分反应生成碳氧血红蛋白，反应的化学方程式可表示为CO＋HbO2O2＋HbCO，实验表明，c(HbCO)即使只有c(HbO2)的 ，也可造成人的智力损伤。已知t ℃时上述反应的平衡常数K＝200，吸入肺部O2的浓度约为1.0×10－2 mol·L－1，若使c(HbCO)小于c(HbO2)的，则吸入肺部CO的浓度不能超过______mol·L－1。
(2)有如下三个与CO相关的反应：
Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)　ΔH＝Q1，平衡常数K1
Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)　ΔH＝Q2，平衡常数为K2
H2(g)＋CO2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝Q3，平衡常数为K3
在不同的温度下K1、K2、K3的数值如下：

T/℃
K1
K2
K3
700
1.47
2.38
0.62
900
2.15
1.67
 
 
请回答下列问题：
①Q1、Q2、Q3的关系式：Q3＝________。
②K1、K2、K3的关系式：K3＝________，根据此关系式可计算出上表中900 ℃时，K3的数值为________(精确到小数点后两位)。可进一步推断反应H2(g)＋CO2(g)CO(g)＋H2O(g)为________(填“放”或“吸”)热反应，Q3________0(填“＞”、“＜”或“＝”)。③改变条件使可逆反应H2(g)＋CO2(g)CO(g)＋H2O(g)已经建立的平衡逆向移动，可采取的措施有________。
A．缩小容器体积      B．降低温度
C．使用催化剂   D．设法增加H2O(g)的量
E．升高温度
(3)在一定条件下，使CO和O2的混合气体13 g充分反应，所得混合气体在常温下与足量的Na2O2固体反应，结果固体增重7 g，则原混合气体中CO的质量是________g。

二甲醚是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚。
请回答下列问题：
(1)煤的气化的主要化学反应方程式为：______________________________________。
(2)煤的气化过程中产生的有害气体H2S用Na2CO3溶液吸收，生成两种酸式盐，该反应的化学方程式为：____________________________________________________________。
(3)利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：
①2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g)ΔH＝－90.8 kJ·mol－1
②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH＝－23.5 kJ·mol－1
③CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－41.3 kJ·mol－1
总反应3H2(g)＋3CO(g) CH3OCH3(g)＋CO2(g)的ΔH＝________；
一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，要提高CO的转化率，可以采取的措施是________(填字母代号)。
a．高温高压
b．加入催化剂
c．减少CO2的浓度
d．增加CO的浓度
e．分离出二甲醚
(4)已知反应②2CH3OH(g)??CH3OCH3(g)＋H2O(g)某温度下的平衡常数为400。此温度下，在密闭容器中加入CH3OH，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：

物质
CH3OH
CH3OCH3
H2O
浓度/(mol·L－1)
0.44
0.6
0.6
 
①比较此时正、逆反应速率的大小：v正________v逆(填“＞”、“＜”或“＝”)。
②若加入CH3OH后，经10 min反应达到平衡，此时c(CH3OH)＝________；该时间内反应速率v(CH3OH)＝________。

2013年12月15日4时搭载长征系列火箭的“玉兔号”顺利驶抵月球表面，实现了五星红旗耀月球的创举。火箭升空需要高能燃料，通常用肼（N2H4）作燃料，N2O4做氧化剂。请回答下列问题：
（1）已知：N2(g) + 2O2(g) ="=" 2NO2(g)                 ΔH= + 67.7kJ·mol-1
N2H4(g) + O2（g）="=" N2(g) + 2H2O(g)     ΔH= - 534.0kJ·mol-1
2NO2(g)  N2O4（g）             ΔH=" -" 52.7kJ·mol-1
写出气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式：                                  ；
（2）工业上用次氯酸钠与过量的氨气反应制备肼，该反应的化学方程式为：                                    ；
（3）工业上可以用下列反应原理制备氨气：
2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g)  ΔH= Q kJ·mol-1
①已知该反应的平衡常数K与温度的关系如图，则此反应的 Q        0 （填“＞”“＜”或“=”）。

②若起始加入氮气和水，15分钟后，反应达到平衡，此时NH3的浓度为0.3mol/L，则用氧气表示的反应速率为           。
③常温下，如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生，当反应达到平衡时，          （选填编号）.

A．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
B．v（N2）/v（O2）=2∶3
C．容器中气体的密度不随时间而变化
D．通入稀有气体能提高反应的速率
E．若向容器中继续加入N2，N2的转化率将增大
（4）最近华南理工大提出利用电解法制H2O2并以此处理废氨水，装置如图。

①为不影响H2O2的产量，需要向废氨水加入适量硝酸调节溶液的pH约为5，则所得废氨水溶液中c(NH4+)       c(NO3-)（填“＞”“＜”或“=”）；
②Ir—Ru惰性电极有吸附O2作用，该电极的电极反应为                     ；
③理论上电路中每转移3mol电子，最多可以处理NH3·H2O的物质的量为            。

面对目前世界范围内的能源危机，甲醇作为一种较好的可再生能源，具有广泛的应用前景。
（1）已知在常温常压下反应的热化学方程式：
①CO（g）＋2H2（g）  CH3OH（g）　ΔH1＝－90 kJ·mol－1
②CO（g）＋H2O（g）  CO2（g）＋H2（g）ΔH2＝－41 kJ·mol－1
写出由二氧化碳、氢气制备甲醇的热化学方程式：_______________________。
（2）在容积为V L的容器中充入a mol CO与2a mol H2，在催化剂作用下反应生成甲醇，平衡时的转化率与温度、压强的关系如图所示。

①p1________p2（填“大于”、“小于”或“等于”）；
②在其他条件不变的情况下，再增加a mol CO与2a mol H2，达到新平衡时，CO的转化率________（填“增大”、“减小”或“不变”，下同），平衡常数________。
（3）已知在T ℃时，CO（g）＋H2O（g）??CO2（g）＋H2（g）的平衡常数K＝0.32，在该温度下，已知c始（CO）＝1 mol·L－1，c始（H2O）＝1 mol·L－1，某时刻经测定CO的转化率为10%，则该反应________（填“已经”或“没有”）达到平衡，原因是___________________________________________。此时刻v正________v逆（填“>”或“<”）。

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