- 影响沉淀溶解平衡的因素
- 共1709题
为减少和消除CO2对环境的影响，一方面世界各国都在限制其排放量，另一方面科学家加强了对CO2创新利用的研究．甲醇是一种可再生燃料，它的沸点为64.7℃．有科学家提出绿色构想：把含有CO2的空气或工业尾气通入碳酸钾溶液中，然后再把CO2从溶液中提取出来，经化学反应后得到甲醇，其构想流程如下：（相对原子质量：C-12 O-16 Ca-40 Ba-137）
试回答下列问题：
（1）写出分解池中发生反应的化学方程式______．
（2）在2×105Pa、300℃合成塔中，若有CO2与H2反应生成32g甲醇和水，放出49.5kJ的热量，试写出合成塔中发生反应的热化学方程式：_____________．
（3）在合成塔中发生的是放热反应，高温不利于甲醇的生成，合成塔中维持300℃的较高温度的原因可能是______；若要提高甲醇的产率，可采取的措施有（写2条）：______、______．
（4）甲醇的一个重要作用是制燃料电池，常用KOH作电解质溶液，负极的电极反应式为：______．
（5）常温常压下，饱和CO2水溶液的pH=5.6，c （H2CO3）=1.5×10-5mol•L-1，若忽略水的电离和H2CO3的二级电离，则H2CO3⇌HCO3-+H+的平衡常数K=______（计算结果保留2位有效数字，己知10-5.6=2.5×10-6）．
（6）某同学拟用沉淀法测定空气中CO2的体积分数，他查得CaCO3、BaCO3的溶度积常数分别为4.96×10-9、2.58×10-9，该同学应该选用较合适的试剂是______（填字母）．
A．Ba（OH）2溶液 B．Ca（OH）2溶液
C．BaCl2和NaOH混合溶液 D．CaCl2溶液．
正确答案
（1）依据流程图分析判断，分解池中发生的反应为碳酸氢钾分解生成碳酸钾、二氧化碳和水，反应的化学方程式为：2KHCO3
故答案为：2KHCO3
（2）根据CO2与足量H2恰好完全反应生成32g甲醇和水，可放出49.5 kJ的热量，则生成1 mol CH3OH放出热量49.5 kJ的热量，所以热化学方程式为
CO2（g）+3H2（g）=CH3OH （g）+H2O（g）△H=-49.5kJ•mol-1，故答案为：CO2（g）+3H2（g）=CH3OH （g）+H2O（g）△H=-49.5kJ•mol-1；
（3）在合成塔中发生的是放热反应，高温不利于甲醇的生成，较低温时反应速率过慢，生产效率低，合成塔中维持300℃的较高温度的原因提高反应速率，催化剂在此温度下活性最大，反应是放热反应，气体体积减小的反应，依据平衡移动原理可知反应正向进行提高甲醇的产率，
故答案为：该温度下催化剂的活性最高；降温；加压或将水和甲醇从混合体系中分离出来；
（4）燃料电池是燃料在负极失去电子发生氧化反应，氧气在正极得到电子发生还原反应；依据氧化还原反应电子守恒和电荷守恒，碱性电解质溶液中电极反应为：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O或：2CH3OH+16OH--12e-=2CO32-+12H2O，
故答案为：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O或：2CH3OH+16OH--12e-=2CO32-+12H2O；
（5）常温常压下，饱和CO2水溶液的pH=5.6，c（H+）=c（HCO3-）=10-5.6mol/L；c （H2CO3）=1.5×10-5mol•L-1，若忽略水的电离和H2CO3的二级电离，则H2CO3⇌HCO3-+H+的平衡常数K=
（6）根据CaCO3、BaCO3的溶度积大小可知BaCO3更难溶，因此令CO2生成BaCO3反应更完全，故可选择Ba（OH）2（或NaOH溶液和BaCl2溶液）作为CO2的沉淀剂，测定的数据除空气的体积外，还需要测定实验时的温度、压强、沉淀的质量，故答案为：Ba（OH）2（或NaOH溶液和BaCl2溶液），故答案为：AD．
（的0ww•漳州g模）纳米氧化镁具有特殊的热、光、电、力学和化学等性能，有广泛的应用前景．如e是利用海水制备纳米氧化镁的流程e．
回答下列问题：
（w）操作I后得到的母液右镁离子浓度为w.8×w0-3 mol•L-w，要使镁离子产生沉淀，溶液的pH最低应为______．（已知：Ksp[MgCO3]=6.8×w0-6，Ksp[Mg（OH）的]=w.8×w0-ww）
（的）利用MgCl的•6H的O制备无水氯化镁，需在干燥的______气流右加热，原因是______．
（3）反应I右CO（NH的）的与H的O反应生成CO的和NH3•H的O，还发生另g主要化学反应的离子方程式为______．
（4）某科研小组研究反应I在温度为3二8K～3多8K时的反应时间、反应物配比等因素对制备纳米氧化镁产率的影响．请完成以下实验设计表（表右不要留空格）：
（w）如e为反应I的温度对纳米MgO产率（曲线a）和粒径（曲线b）的影响，请你归纳出温度对纳米MgO的制备有何影响的结论（至少写出g条）：__________________．
正确答案
（1）由于Ksp[Mg（OH）2]=c（Mg2+）•c2（OH-）=1.l×10-11，当溶液手c（Mg2+）=10-3mol•L-1，开始沉淀需要OH-浓度为c（OH-）=
故答案为；10．
（2）MgCl2•6H2O在受热时易发生水解MgCl2+2H2O⇌Mg（OH）2+2HCl，应在加热时应不断通入HCl气体，抑制其水解．
故答案为：HCl；MgCl2•6H2O在受热时易发生水解，为抑制其水解，在加热时应不断通入HCl气体．
（3）由工艺流程转化关系可知，反应I手的目的是制备Mg（OH）2，所以反应I手还发生Mg2+与氨水反应生成Mg&nzsp;（OH）2与NH四+，反应离子方程式为Mg2++2NH3•H2O=Mg&nzsp;（OH）2↓+2NH四+．
故答案为：Mg2++2NH3•H2O=Mg&nzsp;（OH）2↓+2NH四+．
（四）实验根据控制变量法进行对比试验，研究温度、反应时间、反应物配比对氧化镁产率影响．
（Ⅰ）实验①和③，温度相同，反应时间相同，应研究反应物配比对氧化镁产率的影响，③手反应物配比应为四：1；
（Ⅱ）实验②和④，反应时间相同，反应物配比相同，温度不同，应是探究温度对产率的影响；
（Ⅲ）③手反应物配比应为四：1，实验②和③，温度相同、反应物配比相同，反应时间不同，探究反应时间对产率的影响．
故答案为：
（5）由图表手数据可知，在37lK～39lK，纳米MgO的粒径大小无明显变化，在3l3K较低温度下有利于形成较小的颗粒，纳米MgO产率产率随温度的升高而增大．
故答案为：在37lK～39lK，纳米MgO的粒径大小无明显变化，在3l3K较低温度下有利于形成较小的颗粒，纳米MgO产率产率随温度的升高而增大．
（1）已知物质的量浓度相等的某三种钠盐NaX，NaY，NaZ溶液，其pH依次为7，8，9，则其酸根形成的酸的酸性从强到弱的顺序为______
（2）物质的量浓度相等的a：NH4Cl； b：CH3COONH4，c：NH4HSO4三种溶液其中NH4+浓度从小到大的顺序为______．
（3）已知，在25℃时，101kPa下，1g辛烷燃烧生成二氧化碳和液态水放出48.40KJ的热量，则热化学方程式为______
（4）在一定温度下，反应
正确答案
（1）因pH越大，说明酸根离子水解越是强烈，对应的酸越弱．所以HX、HY、HZ的酸性由强到弱的顺序：HX＞HY＞HZ，
故答案为：HX＞HY＞HZ；
（2）醋酸根离子水解生成氢氧根离子，铵根离子水解生成氢离子，氢离子和氢氧根离子反应生成水，所以醋酸根离子参加铵根离子水解，硫酸氢根离子电离出氢离子抑制铵根离子水解，所以三种溶液中铵根离子浓度从小到大的顺序为b a c；
故答案为b a c；
（3）在25℃时，101kPa下，1g辛烷燃烧生成二氧化碳和液态水放出48.40KJ的热量，则1mol辛烷即114g辛烷燃烧生成二氧化碳和液态水放出5518KJ的热量，所以其热化学反应方程式为：C8H18（l）+12.5O2（g）=8CO2（g）+9H2O（l）；△H=-5518kJ/mol
故答案为：C8H18（l）+12.5O2（g）=8CO2（g）+9H2O（l）；△H=-5518kJ/mol；
（4）设HX （g）分解的物质的量为x．
开始 0 0 1mol/L
反应 0.5xmol/L 0.5xmol/L xml/L
平衡0.5xmol/L 0.5xmol/L （1-X）mol/L
平衡常数K=
故答案为：17%．
可逆反应N2+3H2
2NH3是工业上合成氨的重要反应．
（1）根据图1请写出合成氨的热化学方程式______（热量用E1、E2或E3表示）
（2）图1中虚线部分是通过改变化学反应中的______条件，请解释原因______．
（3）当反应达到平衡位置时不断改变条件（不改变N2、H2和NH3的量），图2表示反应速率与反应过程的关系，其中表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是______
（4）在一定温度下，若将4a mol H2和2amol N2放入2L的密闭容器中，充分反应后测得N2的转化率为50%，则该反应的平衡常数为______．若此时再向该容器中投入a mol H2、amol N2和2amol NH3，判断平衡移动的方向是______（“正向移动”“逆向移动”或“不移动”）
（5）将上述实验中产生的NH3通入到0.04mol•L-1的FeCl3溶液中，要使溶液中Fe3+沉淀较完全（即Fe3+浓度降至原来的千分之一），则溶液的pH为______（已知常温下，Fe（OH）3的溶度积常数Ksp=4×10-38）
正确答案
（1）由图可知该反应为放热反应，且生成1mol生成物放出的热量为（E3-E1）kg，则生成2mol生成物放热为2（E3-E1）kg，即
该反应的热化学方程式为N2（g）+3H2（g）
2NH3（g）△H=2（E1-E3）或-2（E3-E1）kg/mol，
故答案为：N2（g）+3H2（g）
2NH3（g）△H=2（E1-E3）或-2（E3-E1）kg/mol；
（2）图1中虚线部分改变了反应的途径，从而降低了反应所需的活化能，但反应热不变，则改变的条件应为催化剂，
故答案为：催化剂；因为催化剂能改变反应的路径，使发生反应所需的活化能降低；
（3）由图2可知，t1-t2时应为升高温度使逆反应速率增大，化学平衡逆向移动，NH3的含量减少；t2-t3时为平衡状态，含量不变；t3-t4时应为催化剂对化学反应的影响，反应速率增大，但化学平衡不移动；t4-t5时应为减小压强对反应的影响，减小压强化学平衡逆向移动，NH3的含量减少，即t0-t1时NH3的含量最大，故答案为：t0-t1；
（4）由4amolH2和2amolN2放入2L的密闭容器中，充分反应后测得N2的转化率为50%，则
N2+3H2
2NH3开始 a 2a
转化0.5a 1.5a a
平衡0.5a 0.5a a
K=
若此时再向该容器中投入amolH2、amolN2和2amolNH3，
则Q=
（5）Fe3+沉淀较完全时，Fe3+浓度为0.04mol/L×10-3=4×10-5mol/L，
由常温下，Fe（OH）3的溶度积常数Ksp=4×10-38，
则c（OH-）=
故c（H+）=10-3，所以pH=3，故答案为：3．
工业上以黄铁矿为原料生产硫酸，其中重要的一步是催化氧化（生产中保持恒温恒容条件）：2SO2（g）＋O2 （g）
A．向装置中充入N2
B．向装置中充入过量的SO2
C．向装置中充入O2
D．升高温度
⑵若在一定温度下，向一个容积可变的恒压容器中，通入3mol SO2 和2mol O2 及固体催化剂，发生上述反应，平衡时容器内气体体积为起始时的90%。保持同一反应温度，在相同容器中，将起始物质的量改为 5mol SO2（g）、3．5 mol O2（g）、1mol SO3（g） ，下列说法正确的是___________
A．第一次平衡时反应放出的热量为294．9kJ
B．两次平衡SO2的转化率相等
C．两次平衡时的O2体积分数相等
D．第二次平衡时SO3的体积分数等于2/9
⑶生产中在550 ℃时，将2．0 mol SO2和1．0 mol O2置于 5 Ｌ密闭容器中，SO2转化为SO3的平衡转化率（α）与体系总压强（p）的关系如图所示。反应达平衡后，体系总压强为
0．10 M Pa。试计算反应 2SO3
⑷沉淀物并非绝对不溶，且在水及各种不同的溶液中溶解度有所不同，同离子效应、络合物的形成等都会使沉淀物的溶解度有所改变。已知AgCl + Cl- =[AgCl2]-，下图是某温度下AgCl在NaCl溶液中的溶解情况。由以上信息可知：
①由图知该温度下AgCl的溶度积常数为__________________________。
②AgCl在NaCl溶液中的溶解出现如图所示情况（先变小后变大）的原因是：__________________________
正确答案
(1)C
(2)CD
(3)2.5×10-4；常压下400～500°C，SO2转化率已经很高了，加压必须增大投资以解决增加设备和提供能量问题；=
(4) ①10-10；②开始Cl-抑制了AgCl 的溶解，所以Ag+浓度变小了，但Cl-浓度增大使AgCl 形成[AgCl2]-络合物，所以Ag+浓度又变大了。
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