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

题型：不详难度：来源：

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 =　。

答案

（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^－+2H₂O

2OH^－+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）

解析

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^－+2H₂O

2OH^－+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。

举一反三

甲烷和氨在国民经济中占有重要地位。
（1）制备合成氨原料气H₂，可用甲烷蒸汽转化法，主要转化反应如下：
CH₄(g) + H₂O(g)

CO(g) + 3H₂(g) ΔH =" +206.2" kJ/mol
CH₄(g) + 2H₂O(g)

CO₂(g) +4H₂(g) ΔH = +165.0kJ/mol
上述反应所得原料气中的CO能使氨合成催化剂中毒，必须除去。工业上常采用催化剂存在下CO与水蒸气反应生成易除去的CO₂，同时又可制得等体积的氢气的方法。此反应称为一氧化碳变换反应，该反应的热化学方程式是。
（2）工业生产尿素的原理是以NH₃和CO₂为原料合成尿素[CO(NH₂)₂]，反应的化学方程式为：2NH₃ (g)+ CO₂ (g)

CO(NH₂)₂ (l) + H₂O (l)，该反应的平衡常数和温度关系如下：

T / ℃	165	175	185	195
K	111.9	74.1	50.6	34.8

① 反应热ΔH（填“＞”、“＜”或“＝”）_______0。
② 在一定温度和压强下，若原料气中的NH₃和CO₂的物质的量之比（氨碳比）

，下图是氨碳比（x）与CO₂平衡转化率（α）的关系。求图中的B点处，NH₃的平衡转化率。

（3）已知甲烷燃料电池的工作原理如下图所示。该电池工作时，a口放出的物质为_________，该电池正极的电极反应式为：____ ，工作一段时间后，当3.2g甲烷完全反应生成CO₂时，有 mol 电子发生转移。

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甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景。工业上一般以CO和H₂为原料合成甲醇，该反应的热化学方程式为：CO(g)+2H₂(g)

CH₃OH(g) △H₁=－116 kJ·mol^－1
（1）下列有关上述反应的说法正确的是________。
a．恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化则可逆反应达到平衡
b．一定条件下，H₂的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时可逆反应达到平衡
c．保持容器体积不变，升高温度可提高CO的转化率
d．使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH₃OH的产量
（2）在容积为1L的恒容容器中，分别研究在230℃、250℃、270℃三种温度下合成甲醇的规律。右图是上述三种温度下不同的H₂和CO的起始组成比（起始时CO的物质的量均为1mol）与CO平衡转化率的关系。

①在上述三种温度中，曲线Z对应的温度是。
②利用图中a点对应的数据，计算该反应在对应温度下的平衡常数K （写出计算过程）。
③在答题卡相应位置上画出：上述反应达到平衡后，减小体系压强至达到新的平衡过程中，正逆反应速率与时间的变化关系图并标注。

（3）已知：CO(g)+

O₂(g)=CO₂(g) △H₂=－283 kJ·mol^－1
H₂(g)+

O₂(g)=H₂O(g) △H₃=－242 kJ·mol^－1
则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO₂和水蒸气时的热化学方程式为。

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乙醇汽油是被广泛使用的新型清洁燃料，工业生产乙醇的一种反应原理为：
2CO(g) + 4H₂(g)

CH₃CH₂OH(g) + H₂O(g) △H =" —256.1" kJ·mol^－¹
已知：CO(g) + H₂O(g)

CO₂(g)+H₂(g) △H=" —41.2" kJ·mol^－¹
（1）以CO₂(g)与H₂(g)为原料也可合成乙醇，其热化学方程式如下：
2CO₂(g) +6H₂(g)

CH₃CH₂OH(g) +3H₂O(g) △H = 。
（2）汽车使用乙醇汽油并不能减少NO_x的排放，这使NO_x的有效消除成为环保领域的重要课题。
①某研究小组在实验室以Ag– ZSM– 5为催化剂，测得NO转化为N₂的转化率随温度变化情况如下图。若不使用CO，温度超过800℃，发现NO的转化率降低，其可能的原因为；在n(NO)/n(C O)=1的条件下，应控制的最佳温度在左右。

②用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为：C (s) +2NO₂(g)

N₂ (g) + CO₂ (g)。某研究小组向某密闭容器中加人足量的活性炭和NO，恒温( T₁℃)条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

浓度/mol∙L^－¹ 时间/min	NO	N₂	CO₂
0	1.00	0	0
20	0.40	0.30	0.30
30	0.40	0.30	0.30
40	0.32	0.34	0.17
50	0.32	0.34	0.17

I．根据表中数据，求反应开始至20min以v(NO)表示的反应速率为 (保留两位有效数字)，T₁℃时该反应的平衡常数为 (保留两位有效数字)。
II．30min后，改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是。下图表示CO₂的逆反应速率[v_逆(CO₂)]随反应时间的变化关系图。请在图中画出在30min改变上述条件时，在40min时刻再次达到平衡的变化曲线。

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氢是一种理想的绿色清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。利用FeO/Fe₃O₄循环制氢，已知：
H₂O(g)+3FeO(s)

Fe₃O₄(s)+4H₂(g) △H=akJ/mol （I）
2Fe₃O₄(s)

6FeO(s)+O₂(g) △H=bkJ/mol （II）
下列坐标图分别表示FeO的转化率（图-1 )和一定温度时，H₂出生成速率[细颗粒(直径0.25 mm)，粗颗粒(直径3 mm)](图-2)。

（1）反应：2H₂O(g)=2H₂(g)+O₂(g)  △H=          (用含a、b代数式表示)；
（2）上述反应b＞0，要使该制氢方案有实际意义，从能源利用及成本的角度考虑，实现反应II可采用的方案是：                                           ；
（3）900°C时，在两个体积均为2.0L密闭容器中分别投人0.60molFeO和0.20mol H₂O(g)甲容器用细颗粒FeO、乙容器用粗颗粒FeO。
①用细颗粒FeO和粗颗粒FeO时，H₂生成速率不同的原因是：               ；
②细颗粒FeO时H₂O(g)的转化率比用粗颗粒FeO时H₂O(g)的转化率           （填“大”或“小”或“相等”）；
③求此温度下该反应的平衡常数K（写出计箅过程，保留两位有效数字）。
（4）在下列坐标图3中画出在1000°C、用细颗粒FeO时，H₂O(g)转化率随时间变化示意图（进行相应的标注）。

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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

甲

乙

丙

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

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·L^－¹

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·mol^－¹
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                      。

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