【题目】氮化铝(AlN)是一种新型无机材料,广泛应用于集成电路、陶瓷等生产领域。工业上由氧化铝与焦炭在氮气流中高温制得:Al2O3+3C+N2
2AlN+3CO。请回答:
(1)上述反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比___________________。
(2)制得的氮化铝产品中常含有Al4C3、Al2O3和C等杂质,已知:
稀硫酸(过量) | 浓NaOH溶液(过量) | |
AlN | 2AlN+4H2SO4=Al2(SO4)3+(NH4)2SO4 | AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3 ↑ |
Al4C3 | Al4C3+6H2SO4=2Al2(SO4)3+3CH4 ↑ | Al4C3+4NaOH+4H2O=4NaAlO2+3CH4 ↑ |
为测定产品中AlN和Al4C3的含量,设计了如下两套实验装置(在通风橱进行,可适当微热,忽略空气中水蒸气、CO2的影响及NH3在强碱性溶液中的溶解)。
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装置I、II在反应前后的质量差分别为m1 g和m2 g,则m g产品中AlN的质量分数为______(用含m、m1、m2的代数式表示)。
(3)取装置I中反应后的滤液,先加入少量(NH4)2SO4溶液,然后依次进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、用少量酒精洗涤、滤纸吸干,得到铵明矾晶体[NH4Al(SO4)2·12H2O]。
①蒸发浓缩操作时,除需铁架台(带铁圈)、酒精灯、坩埚钳、玻璃棒外,还需要_______(填仪器名称);蒸发浓缩的操作;小火加热,不断搅拌,_________。
②用少量酒精洗涤的目的__________________________。
(4)已知:25℃时,Kw=1.0×10-14,Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5,Kb(Al(OH)3]=1.4×10-9。
① NH4Al(SO4)2溶液中离子浓度由大到小的顺序_________________。
②(NH4)2SO4溶液中存在水解平衡,则水解平衡常数为_____________。
【题目】能源是人类共同关注的重要问题。页岩气是从页岩层中开采出来的一种非常重要的天然气资源,页岩气的主要成分是甲烷,是公认的洁净能源。
(1)页岩气不仅能用作燃料,还可用于生产合成气(CO和H2)。CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器,发生反应 CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H1
已知:①CH4、H2、CO 的燃烧热(△H)分别为-a kJmol-1、-b kJmol-1、-c kJmol-1;
②H2O (l) =H2O(g); △H=+dkJmol-1
则△H1= ___________(用含字母a、b、c、d的代数式表示)kJmol-1。
(2)用合成气生成甲醇的反应为:CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) △H2,在10L恒容密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2,测得CO的平衡转化率与温度和压强的关系如下图所示,200℃时n(H2)随时间的变化如下表所示:
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t/min | 0 | 1 | 3 | 5 |
n(H2)/mol | 8.0 | 5.4 | 4.0 | 4.0 |
①△H2_________ (填“>”“<”或“ = ”)0。
②下列说法正确的是____________ (填标号)。
a.温度越高,该反应的平衡常数越大
b.达平衡后再充入稀有气体,CO的转化率提高
c.容器内气体压强不再变化时,反应达到最大限度
d.图中压强p1<p2
③ 03 min内用CH3OH表示的反应速率v(CH3OH)=________mol L-1·min-1。
④ 200℃时,该反应的平衡常数K =_______。向上述200℃达到平衡的恒容密闭容器中再加入2 mol CO、2 mol H2、2 mol CH3OH,保持温度不变,则化学平衡____________(填“正向”、“逆向”或“不”)移动。
(3)甲烷、氧气和KOH溶液可组成燃料电池。标准状况下通入5.6 L甲烷,测得电路中转移1.2 mol电子,则甲烷的利用率为_________。