题目内容

【题目】NH4Al(SO4)2是食品加工中最为快捷的食品添加剂,用于焙烤食品;NH4HSO4在分析化学、医药工业中用途广泛。请回答下列问题:

(1)NH4Al(SO4)2可作净水剂,其原理是_______(用必要的化学用语和相关文字说明).

(2)相同条件下,0.1mol·L-1NH4Al(SO4)2溶液中c((NH4+)________(等于”、“大于小于”)0.1mol·L-1 NH4HSO4c((NH4+).

(3)均为0.1mol·L-1的几种电解质溶液的pH随温度变化的曲线如图1所示.

①其中符合0.1mol·L-1 NH4Al(SO4)2pH随温度变化的曲线是__,导致pH随温度变化的原因是___________________;

20℃时,0.1mol·L-1NH4Al(SO4)22c(SO42-)-c(NH4+)-3c(Al3+)=______.

(4)室温时,100mL0.1mol·L-1NH4HSO4溶液中滴加0.1mol·L-1NaOH溶液,溶液pH与所加NaOH溶液体积的关系曲线如图所示。试分析图中abcd四个点,水的电离程度最大的是________;b,溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是________.

【答案】(每空2分,共14分)(1)Al3水解生成的Al(OH)3具有吸附性,即Al33H2OAl(OH)33HAl(OH)3吸附悬浮颗粒使其沉降从而净化水 (2)小于

(3)①Ⅰ NH4Al(SO4)2水解,溶液呈酸性,升高温度,其水解程度增大,pH减小

103-1011mol·L1 (4)a c(Na)c(SO42-)c(NH4+))c(OH)c(H)

【解析】

(1)Al3+水解生成的Al(OH)3胶体,具有吸附性,离子方程式:Al3++3H2O═Al(OH)3胶体+3H+
(2)NH4Al(SO4)2与NH4HSO4中的NH4+均发生水解,但是NH4Al(SO4)2中Al3+水解呈酸性抑制NH4+水解,HSO4-电离出H+同样抑制NH4+水解,因为HSO4-电离生成的H+浓度比Al3+水解生成的H+浓度大,所以NH4HSO4中NH4+水解程度比NH4Al(SO4)2中的小;
(3)NH4Al(SO4)2水解,溶液呈酸性,升高温度其水解程度增大,pH减小,符合的曲线为
根据电荷守恒,可以求出2c(SO42-)-c(NH4+)-3c(Al3+)=c(H+)-c(OH-)=10-3 molL-1[c(OH-)太小,可忽略];

(4)a、b、c、d四个点,根据反应量的关系,a点恰好消耗完H+,溶液中只有(NH4)2SO4与Na2SO4;b、c、d三点溶液均含有NH3H2O,(NH4)2SO4可以促进水的电离,而NH3H2O抑制水的电离.b点溶液呈中性,即溶液含有(NH4)2SO4、Na2SO4、NH3H2O三种成分,a点时c(Na+)=c(SO42-),b点时c(Na+)>c(SO42-),根据N元素与S元素的关系,可以得出c(SO42-)>c(NH4+),故c(Na+)>c(SO42-)>c(NH4+)>c(OH-)=c(H+)。

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【题目】12017年中科院某研究团队通过设计一种新型Na-Fe3O4/HZSM-5多功能符合催化剂,成功实现了CO2直接加氢制取辛烷值汽油,该研究成果被评价为“CO2催化转化领域的突破性进展

已知:H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ΔH1=-285.8kJ/mol

C8H18 (1)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(1) ΔH3=-5518kJ/mol

试写出25℃101kPa条件下,CO2H2反应生成汽油(以C8H18表示)的热化学方程式________

2)利用CO2H2为原料,在合适的催化剂(如Cu/ZnO催化剂)作用下,也可合成CH3OH,涉及的反应有:

甲:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H=-53.7 kJ·mol-1平衡常数 K1

乙:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) H=+41.2 kJ·mol-1平衡常数K2

CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的平衡常数K=______(用含K1K2的表达式表示),该反应H_____0(填大于小于)。

②提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有___________(填写两项)。

③催化剂和反应体系的关系就像锁和钥匙的关系一样,具有高度的选择性。下列四组实验,控制CO2H2初始投料比均为12.2,经过相同反应时间(t1min

温度(K

催化剂

CO2转化率(%

甲醇选择性(%

综合选项

543

Cu/ZnO纳米棒材料

12.3

42.3

A

543

Cu/ZnO纳米片材料

11.9

72.7

B

553

Cu/ZnO纳米棒材料

15.3

39.1

C

553

Cu/ZnO纳米片材料

12.0

71.6

D

由表格中的数据可知,相同温度下不同的催化剂对CO2的转化为CH3OH的选择性有显著影响,根据上表所给数据结合反应原理,所得最优选项为___________(填字母符号)。

3)以COH2为原料合成甲醇的反应为:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)。在体积均为2L的三个恒容密闭中,分别都充入1molCO2molH2,三个容器的反应温度分别为T1T2T3且恒定不变。图1为三个容器中的反应均进行到5minH2的体积分数示意图,其中有一个容器反应一定达到平衡状态。CO的平衡转化率在不同压强下随温度的变化如图所示。

05 min时间内容器中用CH3OH表示的化学反应速率为__________

②三个容器中一定达到平衡状态的是容器________(填写容器代号)。

③工业实际合成CH3OH生产中,采用图2M点而不是N点对应的反应条件,运用化学反应速率和化学平衡知识,同时考虑生产实际,说明选择该反应条件的理由_________________________

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