题目内容
聚合氯化铝是一种新型净水剂,其中铝的总浓度(用c表示)包括三类:主要为A l3+的单体形态铝(用Ala表示)总浓度,主要为主要为[AlO4 Al12(OH)24(H2O)12 ]7+的中等聚合形态铝总浓度(用Alb 表示)和Al(OH)3胶体形态铝(用A1c表示)总浓度。
(1)真空碳热还原一氧化法可实现由铝土矿制备金属铝,相关反应的热化学方程式如下:
①Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s)=3AlCl(g)+3CO(g)△H1=akJ·mol-1
②3AlCl(g)= 2Al(s)+AlCl3(g) △H2=bkJ·mol-1
则反应Al2O3(s)+33C(s)= 2Al(s)+ 3CO(g)△H=______kJ·mol-1(用含a、b的代数式表尔)。 反应①在常压、1900 ℃ 的高温下才能进行,说明△H______( 填“>”“=”或“<”)。
(1)用膜蒸馏(简称MD)浓缩技术将聚合氯化铝溶液进行浓缩,实验过程中不同浓度聚合氯化铝溶液中铝形态分布(百分数)如下表:
①在一定温度下,c越大,Al(OH)3胶体的百分含量______(填“越大”“越小”或“不变”)。
②若将c=2.520mol/L的聚合氯化铝溶液加水稀释,则稀释过程中发生的主要反应的离子方程式为_____________。
(3)一定条件下,向1.0mol/L的AlCl3溶液中加入0.6 mol/L的NaOH溶液,可制得Alb含量约为86 % 的聚合氯化铝溶液。写出生成[AlO4 Al12(OH)24(H2O)12 ]7+的离子方程式:_______。
(4)已知Al3++4X=2,X表示显色剂, 表示有色物质,通过比色分析得到25 ℃时Al3+浓度随时间的变化关系如图所示(初始时X的浓度为0.194mol·L-1)。
①1min时, 的浓度为___________。
②0~3min内该反应的速率vx=________。
③第9min时,反应达到平衡,K=__________(用代数式表示)。
二甲醚又称甲醚,简称DME,熔点-141.5 ℃,沸点-24.9 ℃,与石油液化气(LPG)相似,被誉为“21世纪的清洁燃料”。制备原理如下:
Ⅰ.由天然气催化制备二甲醚:
①2CH4(g)+O2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ∆H1
Ⅱ.由合成气制备二甲醚:
②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ∆H2=-90.7 kJ·mol-1
③2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ∆H3
回答下列问题:
(1)若甲烷和二甲醚的燃烧热分别是890.3 kJ·mol-1、1453.0 kJ·mol-1;1mol液态水变为气态水要吸收44.0 kJ的热量。反应③中的相关的化学键键能数据如下:
化学键 | H-H | C-O | H-O(水) | H-O(醇) | C-H |
E/(kJ.mol-1) | 436 | 343 | 465 | 453 | 413 |
则∆H1=__________kJ·mol-1、∆H3=__________kJ·mol-1
(2)反应①的化学平衡常数表达式为_____________。
制备原理Ⅰ中,在恒温、恒容的密闭容器中合成,将气体按n(CH4):n(O2)=2:1混合,能正确反映反应①中CH4的体积分数随温度变化的曲线是_______________。
下列能表明反应①达到化学平衡状态的是________。
a.混合气体的密度不变
b.反应容器中二甲醚的百分含量不变
c.反应物的反应速率与生成物的反应速率之比等于化学计量数之比
d.混合气体的压强不变
(3)有人模拟制备原理Ⅱ,在500K时的2L的密闭容器中充入2molCO和6molH2,8min达到平衡,平衡使CO的转化率为80%,c(CH3OCH3)=0.3mol·L-1,用H2表示反应②的速率是___________;可逆反应③的平衡常数K3=_____________。若在500K时,测得容器中n(CH3OH)=n(CH3OCH3),此时反应③v(正)_________v(逆),说明原因___________。