题目内容
【题目】有一未知的无色溶液，只可能含有以下离子中的若干种：H＋、NH4+、K＋、Mg2＋、Cu2＋、Al3＋、NO3-、CO32-、SO42-，现取三份100 mL溶液进行如下实验：
①第一份加入足量AgNO3溶液后，有白色沉淀产生。
②第二份加入足量BaCl2溶液后，有白色沉淀产生，经洗涤、干燥后，沉淀质量为6.99 g。
③第三份逐滴滴加NaOH溶液，测得沉淀与NaOH溶液的体积关系如图所示。
根据上述实验，完成下列问题：
（1）原溶液中一定不存在的离子是______________。
（2）25～35段发生反应的离子方程式为__________。
（3）35～40段发生反应的离子方程式为__________。
（4）实验所加的NaOH的浓度为________。
（5）原溶液中NO3-的物质的量为n(NO3-)，根据提供的图像和数据，试计算n(NO3-)的取值范围为________。
【答案】Cu2＋、CO32-、H＋ NH4+＋OH－===NH3·H2O Al（OH）3＋OH－===AlO2-+2H2O 2 mol·L－1 n(NO3-)≥0.01 mol
【解析】
根据无色溶液可知，有颜色的离子不能存在，一定不含Cu2＋；
①第一份加足量AgNO3溶液后，有白色沉淀产生，所以推断一定有CO32-、SO42-两种离子中的一种；
②第二份加足量BaCl2溶液后，有白色沉淀产生，经洗涤、干燥后，沉淀质量为6.99g，则推断一定有CO32-、SO42-两种离子中的一种；
③第三份逐滴滴加NaOH溶液，由图可知，开始加入氢氧化钠溶液时立即有沉淀生成，说明不含有H+；沉淀最大时，滴加氢氧化钠溶液，沉淀不溶解，说明含有铵根离子。继续加入氢氧化钠时沉淀部分溶解，最后溶液中仍然有沉淀，推断一定含有Mg2＋、Al3＋，Mg2＋、Al3＋和碳酸根离子不共存，所以溶液中一定不含碳酸根离子，含有硫酸根离子，结合图象以及电荷守恒解答。
（1）硫酸钡的物质的量是6.99g÷233g/mol＝0.03mol，则每一份溶液中硫酸根的物质的量是0.03mol。根据图像可知与铵根离子反应的氢氧化钠是10mL，溶解氢氧化铝消耗氢氧化钠是5mL，则沉淀铝离子消耗氢氧化钠是15mL，所以沉淀镁离子消耗氢氧化钠是25mL－15mL＝10mL。最终得到氢氧化镁沉淀是0.01mol，所以每一份溶液中镁离子是0.01mol，与镁离子反应的氢氧化钠是0.02mol，则氢氧化钠的浓度是0.02mol÷0.01L＝2mol/L，所以每一份溶液中铵根的物质的量是0.01L×2mol/L＝0.02mol，与氢氧化铝反应的氢氧化钠是2mol/L×0.005L＝0.01mol，则每一份溶液中铝离子是0.01mol。根据电荷守恒可知溶液中一定存在硝酸根离子，而钾离子不能确定，所以根据以上分析可知原溶液中一定不存在Cu2＋、CO32-、H＋。
（2）根据以上分析可知25～35段发生反应的离子方程式为NH4+＋OH－=NH3·H2O。
（3）根据以上分析可知35～40段发生反应的离子方程式为Al（OH）3＋OH－=AlO2-+2H2O。
（4）根据以上分析可知实验所加的NaOH的浓度为2 mol·L－1。
（5）如果存在钾离子，则忽略水的电离，依据电荷守恒可知每一份溶液中NO3-的物质的量n(NO3-)≥0.02mol+0.01mol×2+0.01mol×3－0.03mol×2＝0.01mol。
【题目】（1）已知H2（g）、CO（g）和CH3OH（l）的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol-1、-283.0kJ·mol-1和-726.5kJ·mol-1。那么用太阳能分解10mol水消耗的能量是____________kJ；
（2）由合成气（组成为H2、CO和少量的CO2）直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：
甲醇合成反应：
（i）CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(g) △H1 = -90.1kJmol-1
（ii）CO2(g) + 3H2(g) = CH3OH(g) + H2O(g) △H2 = -49.0kJmol-1
水煤气变换反应：
（iii）CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2 (g) △H3 = -41.1kJmol-1
二甲醚合成反应：
（iV）2 CH3OH(g) = CH3OCH3(g) + H2O(g) △H4 = -24.5kJmol-1
则由H2和CO直接制备二甲醚（另一产物为水蒸气）的热化学方程式为____________。
（3）在容积为1.00L的容器中，通入一定量N2O4，发生N2O4(g) 
2NO2(g), 100℃时，体系中各物质浓度随时间变化如图所示。在0～60s时段，v(N2O4)=_______________________，
（4）已知反应2HI（g）=H2(g) + I2(g)的ΔH= +11kJ·mol-1，1molH2（g）、1mol I2（g）分子中化学键断裂时分别需要吸收436kJ、151kJ的能量，则1molHI（g）分子中化学键断裂时需吸收的能量为___________kJ。在716K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表
t/min | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 120 |
x(HI) | 1 | 0.91 | 0.85 | 0.815 | 0.795 | 0.784 |
上述反应中，正反应速率为v正= k正·x2(HI)，逆反应速率为v逆=k逆·x(H2)·x(I2)，其中k正、k逆为速率常数， 若k正 = 0.0027min-1，在t=40min时，v正=_______min-1
