Question

1．煤的综合利用对于改善大气质量和能源充分利用有重要的意义．
（1）下列说法正确的是abc（填序号）．
a．煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物
b．煤在燃烧过程中会生成一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、烟尘等有害物质
c．可利用生石灰、熟石灰、石灰石等固硫剂使煤在燃烧过程中生成稳定的硫酸盐
d．煤的干馏属于化学变化，煤的气化和液化都属于物理变化
（2）煤的气化过程中产生的有害气体H₂S用氨水吸收生成正盐的离子方程式是H₂S+2NH₃•H₂O═2NH₄⁺+S^2-+2H₂O．
（3）燃煤烟气的一种脱硫方案-火碱-石灰-石膏法流程图1如图：

①常温下，用NaOH溶液吸收SO₂得到pH=6的NaHSO₃溶液，该溶液中离子浓度的大小顺序是c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）．
②氢氧化钙与NaHSO₃反应的化学方程式是Ca（OH）₂+NaHSO₃═CaSO₃↓+NaOH+H₂O．
（4）煤的间接液化法合成二甲醚的三步反应如下：
Ⅰ．2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）△H=-90.8kJ•mol^-1
Ⅱ．2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ•mol^-1
Ⅲ．CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.3kJ•mol^-1
①总反应热化学方程式：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-246.4 kJ•mol^-1
②Y（Y₁、Y₂），X可分别代表压强或温度．如图2表示Y一定时，总反应中CO的平衡转化率随X的变化关系．判断Y₁、Y₂的大小关系Y₁＜Y₂，并简述理由：由3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）可知，压强增大，CO的平衡转化率增大，温度升高，CO的平衡转化率减小，所以X代表压强，Y代表温度，压强一定时，温度越低平衡转化率越大．

Answer 1

分析 （1）a．煤是由有机物和少量无机物组成的复杂的混合物；
b．从煤中含有的元素和不完全燃烧分析；
c．碳酸钙受热分解为氧化钙，二氧化硫是酸性氧化物，能与碱、碱性氧化发生反应；
d．煤的干馏、煤的气化和液化都属于化学变化；
（2）H₂S用氨水吸收生成正盐硫化铵和水；
（3）①常温下，NaHSO₃溶液的pH=6，NaHSO₃溶液呈酸性，说明电离程度大于水解程度；
②氢氧化钙与NaHSO₃反应生成沉淀亚硫酸钙、NaOH和水；
（4）①据盖斯定律由已知的热化学方程式乘以相应的数值进行加减，来构造目标热化学方程式，反应热也乘以相应的数值进行加减；
②3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H＜0，正反应气体体积减小，通过分析升高温度和增大压强导致平衡的移动方向，通过CO的平衡转化率的变化判断X、Y．

解答 解：（1）a．煤是由有机物和少量无机物组成的复杂的混合物，主要含有C元素，故a正确；
b．煤中伴有硫元素和氮元素，不完全燃烧时生成一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、烟尘等有害物质，故b正确；
c．碳酸钙受热分解为氧化钙，二氧化硫是酸性氧化物，能与氢氧化钙、氧化钙发生反应生成亚硫酸钙，然后被氧气氧化生成稳定的硫酸盐，故c正确；
d．煤的干馏、煤的气化和液化都属于化学变化，故d错误；
故答案为：abc；
（2）H₂S用氨水吸收生成正盐硫化铵和水，离子方程式为H₂S+2NH₃•H₂O═2NH₄⁺+S^2-+2H₂O；
2故答案为：H₂S+2NH₃•H₂O═2NH₄⁺+S^2-+2H₂O；
（3）①常温下，NaHSO₃溶液的pH=6，NaHSO₃溶液呈酸性，NaHSO₃溶液中存在亚硫酸氢根的水解与电离，水解导致其呈碱性，电离导致其呈酸性，据此分析：电离程度大于水解程度；故离子浓度大小为：c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-），
故答案为：c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）；
②氢氧化钙与NaHSO₃反应生成沉淀亚硫酸钙、NaOH和水，化学方程式为Ca（OH）₂+NaHSO₃═CaSO₃↓+NaOH+H₂O，
故答案为：Ca（OH）₂+NaHSO₃═CaSO₃↓+NaOH+H₂O；
（4）①：①2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）△H=-90.8kJ•mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ•mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.3kJ•mol^-1
由盖斯定律②+③+①×2得到3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）的△H=-246.4 kJ•mol^-1，
故答案为：-246.4 kJ•mol^-1；
②3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H＜0，正反应气体体积减小，升高温度，平衡逆向移动，CO的平衡转化率减小，增大压强，平衡正向移动，
CO的平衡转化率增大，因此X代表压强，Y代表温度；等压强条件下，温度越高，CO的平衡转化率越小，因此Y₁＜Y₂，
故答案为：Y₁＜Y₂；由3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）可知，压强增大，CO的平衡转化率增大，温度升高，CO的平衡转化率减小，所以X代表压强，Y代表温度，压强一定时，温度越低平衡转化率越大．

点评 本题考查较为综合，涉及煤的综合利用、化学（离子）方程式的书写、离子浓度的大小比较、反应热的计算和化学平衡的移动，题目难度中等，把握电离平衡、水解平衡等化学平衡及其因素为解答的关键，题目难度中等．