题目内容

利用海水资源进行化工生产的部分工艺流程如图:

(1)流程I中,欲除去粗盐中含有的Ca2、Mg2、SO42等离子,需将粗盐溶解后,按序加入药品进行沉淀、过滤等。加入药品和操作的顺序可以是        
a.Na2CO3、NaOH、BaCl2、过滤、盐酸    b.NaOH、BaCl2、Na2CO3、过滤、盐酸
c.NaOH、Na2CO3、BaCl2、过滤、盐酸   d.BaCl2、Na2CO3、NaOH、过滤、盐酸
(2)流程II中,电解饱和NaCl溶液的离子方程式为                。通电开始后,阳极区产生的气体是     ,阴极附近溶液pH会    (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)流程III中,通过反应得到NaHCO3晶体。下图为NaCl、NH4Cl、NaHCO3、NH4HCO3的溶解度曲线,其中能表示NaHCO3溶解度曲线的是    ,化学反应方程式是       

(4)流程IV中,所得纯碱常含有少量可溶性杂质,提纯它的过程如下:将碳酸钠样品加适量水溶解、       、过滤、洗涤2-3次,得到纯净Na2CO3?10H2O,Na2CO3?10H2O脱水得到无水碳酸钠,已知:
Na2CO3·H2O(s)==Na2CO3(s)+H2O(g)  ΔH1=+58.73kJ·mol-1
Na2CO3·10H2O(s)==Na2CO3·H2O(s)+9H2O(g)  ΔH2=" +473.63" kJ·mol-1
把该过程产生的气态水完全液化释放的热能全部用于生产Na2CO3所需的能耗(不考虑能量损失),若生产1molNa2CO3需要耗能92.36kJ,由此得出:H2O(g)==H2O(l) △H =   
(16分)
(1)bd(3分,只选b或d得1分,全对得3分,凡其它有错答案不得分)。
(2) 2Cl+2H2O2OH+H2↑+Cl2↑(2分,写“通电”不扣分、漏反应条件、无“↑”、未配平只扣1分); Cl2(或氯气)(1分),增大(1分)
(3)d (2分) NaCl + CO2 + NH3 + H2O="=" NaHCO3↓+ NH4Cl(2分,未写“↓”扣1分)
(4)蒸发浓缩  冷却结晶(2分)  — 44.00 kJ/mol(3分,无单位扣1分,没有符号“-”的不得分)

试题分析:(1)a项,虽然能除去杂质及过量碳酸钠和氢氧化钠,但是过量氯化钡没有除去,故a选项错误;b项,既能除去杂质及过量的氢氧化钠、氯化钡、碳酸钠,又不引入新的杂质,故b选项正确;c项,虽然能除去杂质及过量的氢氧化钠、碳酸钠,但是过量的氯化钡没有除去,故c选项错误;d项,既能除去杂质及过量的氯化钡、碳酸钠、氢氧化钠,又不引入新的杂质,故d选项正确;(2)用惰性电解饱和食盐水可以制备氢氧化钠、氢气、氯气,该反应实质为2Cl+2H2O2OH+H2↑+Cl2↑;阴离子移向阳极,氯离子比氢氧根离子容易失去电子,发生氧化反应,产生黄绿色的气体,即氯气;阳离子移向阴极,氢离子比钠离子容易得到电子,发生还原反应,则阴极产生无色气体,即氢气,由于氢离子被消耗,则阴极附近氢离子浓度减小,所以阴极附近溶液的pH增大;(3)流程III的反应属于复分解反应,即NaCl+NH3+CO2+H2O==NaHCO3↓+NH4Cl(或者NH3+H2O==NH3?H2O、NH3?H2O+CO2==NH4HCO3、NH4HCO3+NaCl="=" NaHCO3↓+NH4Cl),该反应能够发生的原因是NH4HCO3、NaCl的溶解度均大于NaHCO3,则图中溶解度最小的d表示NaHCO3;(4)由于被提纯物和杂质都是可溶物,杂质可能是NaCl等,根据混合物分离提纯的方法推断,应选择结晶法分离出碳酸钠晶体,因此需要将碳酸钠样品加适量水溶解、蒸发浓缩、冷却结晶或降温结晶、过滤、洗涤,得到纯净的Na2CO3?10H2O,Na2CO3?10H2O脱水得到无水碳酸钠;先将已知两个热化学方程式编号为①②,观察发现①+②可得③Na2CO3·10H2O(s)==Na2CO3 (s)+10H2O(g)  ΔH3=" +532.36" kJ·mol-1,依题意可知④Na2CO3·10H2O(s)==Na2CO3 (s)+10H2O(l)  ΔH4=" +92.36" kJ·mol-1,观察发现(④—③)/10可以得到:H2O(g)="=" H2O(l)   ΔH=(ΔH4—ΔH3)/10=" —44" kJ·mol-1
练习册系列答案
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合成氨然后再生产尿素是最重要的化工生产。
I.在3个2 L的密闭容器中,在相同的温度下、使用相同的催化剂分别进行反应:
3H2(g) + N2(g)2NH3(g),按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时有关数据如下:

 

 
容器




反应物投入量
3 mol H2、2 mol N2
6 mol H2、4mol N2
2 mol NH3
达到平衡的时间/min
 
5
8
平衡时N2的浓度/mol·L-1
c1
1.5
 
NH3的体积分数
ω1
 
ω3
混合气体密度/g·L1
ρ1
ρ2
 
 
(1)容器乙中反应从开始到达平衡的反应速率为v(H2)=___________。
(2)在该温度下甲容器中反应的平衡常数K=                            (用含c1的代数式表示)。
(3)分析上表数据,下列关系正确的是________(填序号):
a.2c1 > 1.5         b.2ρ1 = ρ2       c.ω3 = ω1 
II.工业上用氨气合成尿素(H2NCONH2)的反应在进行时分为如下两步:
第一步:2NH3(l)+CO2(g) H2NCOONH4 (l)  (氨基甲酸铵)  △H1
第二步:H2NCOONH4(l)H2O(l)+H2NCONH2(l)              △H2   
(4)某实验小组模拟工业上合成尿素的条件,在一体积为0.5 L密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳,实验测得反应中各组分随时间的变化如左下图I所示:

①已知总反应的快慢由慢的一步决定,则合成尿素总反应的快慢由第    步反应决定。
②第二步反应的平衡常数K随温度T的变化如右上图II所示,则△H2            0;③若第一步反应升温时氨气浓度增大,请在图II中画出第一步反应K1随温度T变化曲线,并作出必要的标注。
(5)氨和尿素溶液都可以吸收硝工业尾气中的NO、NO2,将其转化为N2
①尿素与NO、NO2三者等物质的量反应为:CO(NH2)2+NO+NO2 =CO2+2N2+2H2O
该反应中的氧化剂为                   (写化学式)。
②已知:N2(g)+O2(g)= 2NO(g)   △H ="a" kJ·mol1
N2(g)+3H2(g)= 2NH3(g) △H2="bkJ·" kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)= 2H2O(g) △H=" c" kJ·mol-1
则4NH3(g) +4NO(g) +O2(g)= 4N2(g)+6H2O(g) △H=             
③尿素燃料电池结构如下图所示。其工作时负极电极反应式可表示为                      
捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。
目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂,它们与CO2可发生如下可逆反应:
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反应Ⅱ:NH3(l)+H2O(l)+CO2(g) (NH4)2HCO3(aq)        H2
反应Ⅲ:(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)2(NH4)2HCO3(aq) H3
请回答下列问题:
(1)H3H1H2之间的关系是:H3       
(2)为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响,在某温度T1下,将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中,并充入一定量的CO2气体(用氮气作为稀释剂),在t时刻,测得容器中CO2气体的浓度。然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下,保持其它初始实验条件不变,重复上述实验,经过相同时间测得CO2气体浓度,得到趋势图(见图1)。则:
H3       0(填>、=或<)。
②在T1~T2及T4~T5二个温度区间,容器内CO2气体浓度呈现如图1所示的变化趋势,
其原因是                                                     
③反应Ⅲ在温度为T1时,溶液pH随时间变化的趋势曲线如图2所示。当时间到达t1时,将该反应体系温度上升到T2,并维持该温度。请在图中画出t1时刻后溶液的pH变化总趋势曲线。

(3)利用反应Ⅲ捕获CO2,在(NH4)2CO3初始浓度和体积确定的情况下,提高CO2吸收量的措施有                                                            (写出2个)。
(4)下列物质中也可能作为CO2捕获剂的是     
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