Question

9．煤的綜合利用對于改善大氣質(zhì)量和能源充分利用有重要的意義．
（1）下列說法正確的是abc（填序號）．
a．煤是由有機物和少量無機物組成的復雜混合物
b．煤在燃燒過程中會生成一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、煙塵等有害物質(zhì)
c．可利用生石灰、熟石灰、石灰石等固硫劑使煤在燃燒過程中生成穩(wěn)定的硫酸鹽
d．煤的干餾屬于化學變化、煤的氣化和液化都屬于物理變化
（2）煤的氣化過程中產(chǎn)生的有害氣體H₂S用氨水吸收生成正鹽的離子方程式是H₂S+2NH₃•H₂O═2NH₄⁺+S^2-+2H₂O．
（3）燃煤煙氣的一種脫硫方案-火堿一石灰一石膏法流程圖1如下．

①常溫下，用NaOH溶液吸收SO₂得到pH=6的NaHSO₃溶液，該溶液中離子濃度的大小順序是c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）．
②氫氧化鈣與NaHSO₃反應的化學方程式是Ca（OH）₂+NaHSO₃═CaSO₃↓+NaOH+H₂O．
（4）煤的間接液化法合成二甲醚的三步反應如下：
Ⅰ.2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）△H=-90.8kJ•mol^-1
Ⅱ.2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ•mol^-1
Ⅲ．CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.3kJ•mol^-1
①總反應熱化學方程式：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-246.4 kJ•mol^-1；
②Y（Y₁、Y₂），X可分別代表壓強或溫度．如圖2表示Y一定時，總反應中CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨X的變化關(guān)系．判斷Y₁、Y₂的大小關(guān)系，并簡述理由：Y₁＜Y₂，由3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）可知，壓強增大，CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，溫度升高，CO的平衡轉(zhuǎn)化率減小，所以
X代表壓強，Y代表溫度，壓強一定時，溫度越低平衡轉(zhuǎn)化率越大．．

Answer 1

分析 （1）a．煤是由有機物和少量無機物組成的復雜的混合物；
b．從煤中含有的元素和不完全燃燒分析；
c．碳酸鈣受熱分解為氧化鈣，二氧化硫是酸性氧化物，能與堿、堿性氧化發(fā)生反應；
d．煤的干餾、煤的氣化和液化都屬于化學變化；
（2）H₂S用氨水吸收生成正鹽硫化銨和水；
（3）①常溫下，NaHSO₃溶液的pH=6，NaHSO₃溶液呈酸性，說明電離程度大于水解程度；
②氫氧化鈣與NaHSO₃反應生成沉淀亞硫酸鈣、NaOH和水；
（4）①據(jù)蓋斯定律由已知的熱化學方程式乘以相應的數(shù)值進行加減，來構(gòu)造目標熱化學方程式，反應熱也乘以相應的數(shù)值進行加減；
②3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H＜0，正反應氣體體積減小，通過分析升高溫度和增大壓強導致平衡的移動方向，通過CO的平衡轉(zhuǎn)化率的變化判斷X、Y．

解答 解：（1）a．煤是由有機物和少量無機物組成的復雜的混合物，主要含有C元素，故a正確；
b．煤中伴有硫元素和氮元素，不完全燃燒時生成一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、煙塵等有害物質(zhì)，故b正確；
c．碳酸鈣受熱分解為氧化鈣，二氧化硫是酸性氧化物，能與氫氧化鈣、氧化鈣發(fā)生反應生成亞硫酸鈣，然后被氧氣氧化生成穩(wěn)定的硫酸鹽，故c正確；
d．煤的干餾、煤的氣化和液化都屬于化學變化，故d錯誤；
故答案為：abc；
（2）H₂S用氨水吸收生成正鹽硫化銨和水，離子方程式為：H₂S+2NH₃•H₂O═2NH₄⁺+S^2-+2H₂O；
故答案為：H₂S+2NH₃•H₂O═2NH₄⁺+S^2-+2H₂O；
（3）①常溫下，NaHSO₃溶液的pH=6，NaHSO₃溶液呈酸性，NaHSO₃溶液中存在亞硫酸氫根的水解與電離，水解導致其呈堿性，電離導致其呈酸性，據(jù)此分析：電離程度大于水解程度，故離子濃度大小為：c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-），
故答案為：c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）；
②氫氧化鈣與NaHSO₃反應生成沉淀亞硫酸鈣、NaOH和水，化學方程式為Ca（OH）₂+NaHSO₃═CaSO₃↓+NaOH+H₂O，
故答案為：Ca（OH）₂+NaHSO₃═CaSO₃↓+NaOH+H₂O；
（4）①：①2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）△H=-90.8kJ•mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ•mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.3kJ•mol^-1
由蓋斯定律②+③+①×2得到3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-246.4 kJ•mol^-1，
故答案為：-246.4 kJ•mol^-1；
②3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H＜0，正反應氣體體積減小，升高溫度，平衡逆向移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率減小，增大壓強，平衡正向移動，
CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，因此X代表壓強，Y代表溫度；等壓強條件下，溫度越高，CO的平衡轉(zhuǎn)化率越小，因此Y₁＜Y₂，
故答案為：Y₁＜Y₂，由3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）可知，壓強增大，CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，溫度升高，CO的平衡轉(zhuǎn)化率減小，所以X代表壓強，Y代表溫度，壓強一定時，溫度越低平衡轉(zhuǎn)化率越大．

點評 本題考查較為綜合，涉及煤的綜合利用、化學（離子）方程式的書寫、離子濃度的大小比較、反應熱的計算和化學平衡的移動，題目難度中等，把握電離平衡、水解平衡等化學平衡及其因素為解答的關(guān)鍵，題目難度中等．