Question

【題目】粉煤灰(主要含有SiO2、Fe2O3、Al2O3等)是燃煤發(fā)電過程中產(chǎn)生的廢渣。粉煤灰的綜合利用具有很大的價值。

（1）煤炭在火爐中燃燒很旺時，在往爐膛內(nèi)的熱煤炭上噴灑少量水的瞬間，爐子內(nèi)火會更旺。如果燒去同量的煤炭，噴灑過水的和沒有噴灑過水的煤炭相比較，它們放出的總熱量___(填“相同”或“不相同”)。這是因?yàn)?/span>：________________________。

（2）研究人員通過實(shí)驗(yàn)對粉煤灰中鋁和鐵元素的分離工藝進(jìn)行了研究。

①以硫酸溶液分解粉煤灰，使其中的鋁、鐵元素溶出，過濾實(shí)現(xiàn)初步分離。向分離所得的濾液中加入還原劑使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+，結(jié)合下表分析其原因：___________________

物質(zhì)	Fe(OH)2	Fe(OH)3	Al(OH)3
沉淀區(qū)間(pH)	7.06~895	1.94~3.20	3.69~4.8

②使用堿性較弱的氨水為pH調(diào)節(jié)劑，進(jìn)行分離實(shí)驗(yàn)。反應(yīng)終點(diǎn)的pH對鋁和鐵分離效果的影響如圖1。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為達(dá)到好的分離效果，反應(yīng)過程中控制pH的范圍是____________。

（3）工業(yè)上可利用煤的氣化產(chǎn)物(水煤氣)合成甲烷研究得出，甲烷分解時，幾種氣體平衡時分壓(Pa)與溫度(℃)的關(guān)系如圖2所示。

①T℃時，向1L恒容密閉容器中充入0.3molCH4只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)。達(dá)到平衡時,測得c(C2H4)=c(CH4)。該反應(yīng)的△H___(填“>”或“<”)0，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為________。

②列式計算反應(yīng)2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)在圖中A點(diǎn)溫度時的平衡常數(shù)Kp=________(用平衡分壓代替平衡濃度列式計算，不要求寫單位，lg0.05=-1.3)。

Answer 1

【答案】 相同 同量的煤炭燃燒.最終生成CO2，根據(jù)蓋斯定律可知放熱相同 Fe(OH)2和Al(OH)3沉淀的pH區(qū)間很相近，不易通過沉淀方法加以分離 答案在4.5~5之間均可 > 66.7% =5.0×104

【解析】（1）煤炭在火爐中燃燒很旺時，在往爐膛內(nèi)的熱煤炭上噴灑少量水的瞬間，爐子內(nèi)火會更旺。如果燒去同量的煤炭，噴灑過水的和沒有噴灑過水的煤炭相比較，它們放出的總熱量相同。因?yàn)橥�量的煤炭燃�?/span>.最終生成CO2，根據(jù)蓋斯定律可知放熱相同；（2）①向分離所得的濾液中加入還原劑使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+，由表格數(shù)據(jù)可知，Fe(OH)2和Al(OH)3沉淀的pH區(qū)間很相近，不易通過沉淀方法加以分離；②反應(yīng)終點(diǎn)的pH對鋁和鐵分離效果的影響如圖1．根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為達(dá)到好的分離效果，反應(yīng)過程中控制pH的范圍是略小于5 （或在4.5～5之間均可），因鋁元素沉淀較多，鐵元素還沒有開始大量的沉淀；（3）①根據(jù)圖象可知在其他條件不變的情況下升高溫度乙烯的含量升高，這說明升高溫度平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，因此正方向是吸熱反應(yīng)，即△H>0；假設(shè)平衡時乙烯的物質(zhì)的量是xmol，則根據(jù)方程式可知消耗甲烷的物質(zhì)的量是2xmol，因此0.3-2x=x，解得x=0.1，所以甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率為；②根據(jù)圖象可知平衡時甲烷、氫氣、乙炔的平衡分壓分別是104、104、，所以A點(diǎn)溫度時的平衡常數(shù)Kp==5.0×104。