必考大题规范练(四)

必考大题规范练(四)

26．用一种硫化矿(含45%SiO2、20.4%Al2O3、30%FeS和少量GeS2等)制取盆景肥料NH4Fe(SO4)2及铝硅合金材料的工艺流程如下：

(1)“矿石”粉碎的目的是_____________________________________________。

(2)“混合气体”经过水吸收和空气氧化能再次利用。

①“焙烧”时，GeS2发生反应的化学方程式为______________________________。

②“混合气体”的主要成分是________(填化学式)。

③FeS焙烧产生的Fe2O3会与(NH4)2SO4反应生成NH4Fe(SO4)2，该反应的化学方程式为

________________________________________________________________________。

Al2O3也能发生类似反应。这两种氧化物转化为硫酸盐的转化率与温度的关系如图，上述流程中最适宜的“焙烧”温度为________。

(3)GeCl4的沸点低，可在酸性条件下利用蒸馏的方法进行分离，酸性条件的目的是

________________________________________________________________________。

(4)用电解氧化法可以增强合金Al x Si y的防腐蚀能力，电解后在合金表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜(主要成分为Al2O3),电解质溶液为H2SO4－H2C2O4混合溶液，阳极的电极反应式为

________________________________________________________________________。

(5)假设流程中SiO2损失了20%，Al2O3损失了25%，当投入1 t硫化矿，加入了54 kg纯铝时，铝硅合金中x∶y＝________。

答案(1)(1)增大与空气的接触面积，使矿石充分焙烧(2)①GeS2＋3O2焙烧,GeO2＋2SO2②SO2、NH3③4(NH4)2SO4＋Fe2O3焙烧,2NH4Fe(SO4)2＋3H2O＋6NH3↑300 ℃(3)防止GeCl4水解(4)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋(5)5∶6

解析(5)1 t硫化矿中SiO2的质量为1 000 kg×45%＝450 kg，流程中损失20%，所以被利用

的二氧化硅的质量为450 kg×(1－20%)＝360 kg，则n(Si)＝360 kg

60 g·mol－1

＝6 000 mol；1 t硫化矿中Al2O3的质量为1 000 kg×20.4%＝204 kg，流程中损失25%，所以被利用的Al2O3的质

量为204 kg×(1－25%)＝153 kg，又加入54 kg铝，则n(Al)＝153 kg

102 g·mol－1×2＋

54 kg

27 g·mol－1

＝

5 000 mol，所以合金Al x Si y中x∶y＝5∶6。

27．CH3OCH3(二甲醚)常用作有机合成的原料，也用作溶剂和麻醉剂。CO2与H2合成CH3OCH3涉及的相关热化学方程式如下：

Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－49.1 kJ·mol－1

Ⅱ.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH2＝－24.5 kJ·mol－1

Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH3

Ⅳ.2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)ΔH4

回答下列问题：

(1)ΔH4＝________kJ·mol－1。

(2)体系自由能变ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG<0时反应能自发进行。反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的自由能变与温度的关系如图a所示，在298～998 K下均能自发进行的反应为________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。

(3)在三个完全相同的恒容密闭容器中，起始时均通入3 mol H2和1 mol CO2，分别只发生反应Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ时，CO2的平衡转化率与温度的关系如图b所示。

①ΔH3________0(填“>”或“<”)。

②反应Ⅳ，若A点总压强为p MPa，则A点时CO2的分压p(CO2)为________MPa(精确到0.01)。

③在B点对应温度下，K(Ⅰ)________(填“大于”“小于”或“等于”)K(Ⅲ)。

(4)向一体积为1 L 的密闭容器中通入H 2和CO 2，只发生反应Ⅳ。CO 2的平衡转化率与压强、

温度及氢碳比m ⎣

⎡⎦⎤m ＝n (H 2)n (CO 2)的关系分别如图c 和图d 所示。

①图c 中压强从大到小的顺序为_______，图d 中氢碳比m 从大到小的顺序为________。 ②若在1 L 恒容密闭容器中充入0.2 mol CO 2和0.6 mol H 2，CO 2的平衡转化率为50%，则在此温度下该反应的平衡常数K ＝________(保留整数)。

答案 (1)－122.7 (2)Ⅱ (3)①> ②0.21p ③小于 (4)①p 1>p 2>p 3 m 1>m 2>m 3 ②23 解析 (1)将第Ⅰ个方程式的2倍加上第Ⅱ个方程式得到ΔH 4＝－122.7 kJ·mol －1。

(2)体系自由能变ΔG ＝ΔH －T ΔS ，ΔG ＜0时反应能自发进行，在298～998 K 下只有反应Ⅱ的ΔG ＜0，因此均能自发进行的反应为Ⅱ。

(3)①升高温度，CO 2的平衡转化率增大，说明平衡正向移动，正向是吸热反应，即ΔH 3＞0。 ② 2CO 2(g)＋6H 2(g)CH 3OCH 3(g)＋3H 2O(g)

开始： 1 mol 3 mol 0 0

转化： 0.25 mol 0.75 mol 0.125 mol 0.375 mol

平衡： 0.75 mol 2.25 mol 0.125 mol 0.375 mol

反应Ⅳ，若A 点总压强为p MPa ，则A 点时CO 2的分压为

0.75 mol 0.75 mol ＋2.25 mol ＋0.125 mol ＋0.375 mol

×p MPa ≈0.21p MPa 。 ③在B 点对应温度下，根据Ⅰ.CO 2(g)＋3H 2(g)CH 3OH(g)＋H 2O(g)和Ⅲ.CO 2(g)＋