题目内容
重晶石（BaSO4）是重要的化工原料，制备氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O]的流程如下：
（1）写出煅烧时发生反应的热化学方程式：____________________________。
（2）写出氢氧化钡晶体与氯化铵晶体混合反应的化学方程式：_____________________。
（3）为检测煅烧时产生的CO，可将煅烧产生的气体通入PbCl2溶液中，出现黑色沉淀和产生一种无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体，试写出该反应的化学方程式：_____。
（4）向BaSO4沉淀中加入饱和Na2CO3溶液，充分搅拌，弃去上层清液，如此处理多次，可使BaSO4全部转化为BaCO3。发生的反应可表示为：
BaSO4(s)+CO32－(aq)
BaCO3(s)+SO42－(aq)
现有0.20 mol BaSO4，加入1.0L 2.0mol?L－1饱和Na2CO3溶液处理，假设c(SO42－)起始≈0
平衡时，K=4.0x10－2，求反应达到平衡时发生转化的BaSO4的物质的量。(写出计算过程结果保留2位有效数字)
（5）试从平衡的角度解释BaSO4可转化为BaCO3的原因：________________________。
（17分）
（1）BaSO4(s) + 4C(s)="BaS(s)" + 4CO(g) △H="+571.2" kJ?mol－1
（4分，其中：方程式2分，ΔH 2分，错漏单位扣1分，状态错漏0分。其他计量数，合理即给分）
（2）Ba(OH)2·8H2O +2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10 H2O （2分，写Ba(OH)2反应给0分）
（3）CO +PbCl2+H2O=Pb↓+CO2↑+2HCl （2分）
（4）设发生转化的BaSO4的物质的量为xmol，则平衡时c(SO42－)为x mol?L－1（1分）
BaSO4（s）+CO32－ BaCO3（s）+SO42－
起始浓度(mol?L－1)： 2.0 0
转化浓度(mol?L－1)： x x
平衡浓度(mol?L－1)： (2.0—x) x （1分）
K=
=
=4.0×10－2 （2分，其中列式、代入数值各1分）
x = 7.7×10－2 （2分，单位、有效数字错漏合扣1分）
答：发生转化的BaSO4的物质的量为7.7×10－2 mol
（5）BaSO4沉淀中存在沉淀溶解平衡：BaSO4(s)Ba2+(aq) + SO42－(aq) （1分），加入饱和碳酸钠溶液，CO32－浓度增大，使Qc(BaCO3)=c(Ba2+)×c(CO32－)＞Ksp(BaCO3) ，形成碳酸钡的过饱和溶液，因此析出BaCO3沉淀（1分），c(Ba2+)减小，使BaSO4沉淀向溶解方向移动，BaSO4转化为BaCO3（1分）。（合理即给分）
解析试题分析：（1）硫酸钡与焦碳在高温下发生氧化还原反应，生成硫化钡和一氧化碳，硫元素由+6降为—2价，碳元素由0升为+2价，根据化合价升降总数相等配平，则该反应为；BaSO4(s)+4C(s)=BaS(s)+4CO(g)；将已知反应编号为①②③，观察发现，②×2+③—①可得重晶石与焦碳的反应式，根据盖斯定律，BaSO4(s)+4C(s)=BaS(s)+4CO(g)的焓变=②的焓变×2+③的焓变—①的焓变=[—221×2—460—（—1473.2）]kJ/mol=+571.2 kJ/mol；（2）铵盐与强碱能发生复分解反应，生成盐、氨气和水，由此推断：Ba(OH)2·8H2O +2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10 H2O；依题意，一氧化碳被氧化成二氧化碳，碳元素由+2升为+4价，则CO是还原剂，由此推断氯化铅是氧化剂，被还原为黑色的单质铅，根据化合价升降总数相等配平，该反应为CO +PbCl2+H2O=Pb↓+CO2↑+2HCl；（4）设发生转化的BaSO4的物质的量为xmol，则平衡时c(SO42－)为x mol?L－1（1分）
BaSO4（s）+CO32－ BaCO3（s）+SO42－
起始浓度(mol?L－1)： 2.0 0
转化浓度(mol?L－1)： x x
平衡浓度(mol?L－1)： (2.0-x) x （1分）
K=
=
=4.0×10－2 （2分，其中列式、代入数值各1分）
x = 7.7×10－2 （2分，单位、有效数字错漏合扣1分）
答：发生转化的BaSO4的物质的量为7.7×10－2 mol。
（5）BaSO4沉淀中存在沉淀溶解平衡：BaSO4(s)Ba2+(aq) + SO42－(aq)，加入饱和碳酸钠溶液能增大CO32－浓度，使Qc(BaCO3)=c(Ba2+)×c(CO32－)＞Ksp(BaCO3) ，形成碳酸钡的过饱和溶液，因此析出BaCO3沉淀，造成c(Ba2+)减小，使BaSO4沉淀向溶解方向移动，BaSO4转化为BaCO3。
考点：考查有关物质制备的化学工艺流程，涉及盖斯定律、热化学方程式、复分解反应、氧化还原反应、化学方程式、沉淀的转化、化学平衡常数的计算、利用化学平衡移动原理解释沉淀转化的原因等。
Ⅰ．甲醇是一种新型的能源。
（1）合成气（组成为H2和CO）是生产甲醇的重要原料，请写出由焦炭和水在高温下制取合成气的化学方程式 。
（2）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，则甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为 ；
（3）在容积为l L的密闭容器中，由CO和H2合成甲醇。在其他条件不变的情况下，考查温度对反应的影响，实验结果如下图所示（注：T1、T2均大于300℃）；
下列说法正确的是 （填序号）
A．温度为T1时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)= (mol·L-1·min-1) |
| B．该反应在T1时的平衡常数比T2时的大 |
| C．该反应为吸热反应 |
D．处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时 减小 |
（5）在直接以甲醇为燃料的电池中，电解质溶液为碱性，负极的反应式为 ；假设原电解质为NaOH，且电池工作一段时间后溶质只有Na2CO3，此时溶液中各离子浓度大小关系为
Ⅱ．已知Ksp(AgCl)=1.56×10-10，Ksp(AgBr)=7.7×10-13，Ksp(Ag2CrO4)=9×10-11。某溶液中含有C1-， Br-和CrO42-，浓度均为0.010mo1·L-1，向该溶液中逐滴加入0.010mol·L-1的AgNO3溶液时，三种阴离子产生沉淀的先后顺序为 。
I.科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。目前合成氨的技术原理为氮气和氢气在高温高压催化剂条件下生成氨气，一定条件下，向一个2L的密闭容器中充入2molN2和6molH2，反应达平衡时生成NH3的浓度为0.5mol/L，并放出QkJ热量，该反应的热化学方程式可表示为______。
II.已知：N2O4(g)
2NO2(g) △H＝＋57.20kJ/mol。
在1000C时，将0.100molN2O4气体充入lL恒容抽空的密闭容器中，每隔一定时间对该容器内的物质浓度进行分析得到下表数据：
| 时间（s） | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 |
| c(N2O4)/mol | 0.100 | c1 | 0.050 | c3 | c4 |
| c(NO2)/mol | 0.000 | 0.060 | c2 | 0.120 | 0.120 |
(1)该反应的平衡常数表达式为______；从表中数据分析：c1______c2、c3______c4(选填“>”、“<”或“=”）。
(2)在右图中画出并标明此反应中N2O4和NO2的浓度随时间变化的曲线。
(3)在上述条件下，从反应开始至达到化学平衡时，四氧化二氮的平均反应速率为______。
(4)若起始时充入NO2气体0.200mol，则达到平衡时NO2气体的转化率为______；其它条件不变时，下列措施能提高NO2转化率的是______ (填字母）。
A.减小NO2的浓度 B.降低温度 C.增加NO2的浓度
D.升高温度 E.再充入一定量的He
(5)向容积相同、温度分别为T1和T1的两个密闭容器中分别充入等量NO2，发生反应：2NO2
N2O4(g)(g) △H＝－57.20kJ/mol。恒温恒容下反应相同时间后，分别测得体系中NO2的百分含量分别为a1和a2。巳知T1<T2,则a1____a2(选择A、B、C、D填空）。A.大于 B.小于 C.等于 D.以上都有可能
CO(NH2)2(l)＋H2O(g)在合成塔中进行。下图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线为合成塔中按不同氨碳比 [n(NH3)/n(CO2)]和水碳比[n(H2O)/n(CO2)]投料时二氧化碳转化率的情况。
工业碳酸钠（纯度约为98％）中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl－和SO42—等杂质，提纯工艺线路如图所示：
Ⅰ．碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如图所示：
Ⅱ．有关物质的溶度积如下
| 物质 | CaCO3 | MgCO3 | Ca（0H）2 | Mg（OH）2 | Fe（OH）3 |
| Ksp | 4.96×10－9 | 6.82×10－6 | 4.68×10－6 | 5.61×10－12 | 2.64×10－39 |
回答下列问题：
（1）加入NaOH溶液时，反应的离子方程式为 。向含有Mg2+、Fe3+的溶液中滴加NaOH溶液，当两种沉淀共存且溶液的pH=8时，c（Mg2+）：c（Fe3+）= 。
（2）“母液”中除了含有Na+、CO32—外，还含有 等离子。
（3）有人从“绿色化学”角度设想将“母液”沿流程中虚线进行循环使用。请你分析在实际工业生产中是否可行： （填“可行”或“不可行”），并说明理由： 。
（4）已知：Na2CO3·10H2O（s）
Na2CO3（s）+10H2O（g）
="+532.36" kJ·mol－1Na2CO3·10H2O（s）
Na2CO3·H2O（s）+9H2O（g） ="+473.63" kJ·mol－1写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式： 。
可用尿素
还原（尿素中C元素的化合价为+4价），反应的方程式为：
。当消耗掉12g尿素时，转移电子的物质的量是 。
）,改流程中发生的主要反应有：
KJ/mol
。在一容积可变的密闭容器中充有10mol CO和20molH2，在催化剂作用下发生反应生成甲醇，CO的平衡转化率（a）与温度(T)、压强（P）的关系如图所示。
0（填“>”或“<”）。若达到平衡状态A时，容器的体积为10L，则在平衡状态B时容器的体积为 L。
转化成都(NH4)2SO3，再氧化成(NH4)2SO4，(NH4)2SO4溶液中离子浓度大小顺序为 ；已知25℃时，0.05mol/L(NH4)2SO4溶液的
，则
= （用含a的代数式表示，已知
的电离常数
）。
N2(g)＋2CO2(g)的△H是 。 某市对大气进行监测,发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5(直径小于等于2.5μm的悬浮颗粒物),其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此,对PM2.5、SO2、NOx等进行研究具有重要意义。
请回答下列问题:
(1)将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。
若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表:
| 离子 | K+ | Na+ | N | S | N | Cl- |
| 浓度/mol·L-1 | 4×10-6 | 6×10-6 | 2×10-5 | 4×10-5 | 3×10-5 | 2×10-5 |
(2)为减少SO2的排放,常采取的措施有:
①将煤转化为清洁气体燃料。
已知:H2(g)+
O2(g) H2O(g) ΔH="-241.8" kJ·mol-1 ①C(s)+
O2(g) CO(g) ΔH="-110.5" kJ·mol-1 ②写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式: 。
②洗涤含SO2的烟气。以下物质可作洗涤剂的是 。
a.Ca(OH)2 b.Na2CO3 c.CaCl2 d.NaHSO3
(3)汽车尾气中NOx和CO的生成及转化
①已知汽缸中生成NO的反应为:
N2(g)+O2(g)
2NO(g) ΔH>0若1 mol空气含0.8 mol N2和0.2 mol O2,1 300℃时在密闭容器内反应达到平衡,测得NO为8×10-4mol。计算该温度下的平衡常数K= 。
汽车启动后,汽缸温度越高,单位时间内NO排放量越大,原因是 。
②汽车燃油不完全燃烧时产生CO,有人设想按下列反应除去CO:
2CO(g) 2C(s)+O2(g)
已知该反应的ΔH>0,简述该设想能否实现的依据:
。
③目前,在汽车尾气系统中装置催化转化器可减少CO和NO的污染,其化学反应方程式为 。
CH3OH(g) ΔH1
