Question

【題目】粉煤灰(主要含有SiO2、Fe2O3、Al2O3等)是燃煤發電過程中產生的廢渣。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，在往爐膛內的熱煤炭上噴灑少量水的瞬間，爐子內火會更旺。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”)。這是因為：________________________。

（2）研究人員通過實驗對粉煤灰中鋁和鐵元素的分離工藝進行了研究。

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

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

②使用堿性較弱的氨水為pH調節劑，進行分離實驗。反應終點的pH對鋁和鐵分離效果的影響如圖1。根據實驗結果，為達到好的分離效果，反應過程中控制pH的范圍是____________。

（3）工業上可利用煤的氣化產物(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(℃)的關系如圖2所示。

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

②列式計算反應2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)在圖中A點溫度時的平衡常數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，根據蓋斯定律可知放熱相同 Fe(OH)2和Al(OH)3沉淀的pH區間很相近，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，在往爐膛內的熱煤炭上噴灑少量水的瞬間，爐子內火會更旺。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。因為同量的煤炭燃燒.最終生成CO2，根據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+轉化為Fe2+，由表格數據可知，Fe(OH)2和Al(OH)3沉淀的pH區間很相近，不易通過沉淀方法加以分離；②反應終點的pH對鋁和鐵分離效果的影響如圖1．根據實驗結果，為達到好的分離效果，反應過程中控制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方向進行，因此正方向是吸熱反應，即△H>0；假設平衡時乙烯的物質的量是xmol，則根據方程式可知消耗甲烷的物質的量是2xmol，因此0.3-2x=x，解得x=0.1，所以甲烷的平衡轉化率為；②根據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點溫度時的平衡常數Kp==5.0×104。