Question

能源在國民經(jīng)濟(jì)中具有特別重要的戰(zhàn)略地位．甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景．
（1）工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇：
反應(yīng)a：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁
反應(yīng)b：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₂
①上述反應(yīng)符合“原子經(jīng)濟(jì)”原則的是

 

（填“a”或“b”）．
②下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)b在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)（K）

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

I．由表中數(shù)據(jù)判斷△H₂

 

0（填“＞”、“＜”或“=”）；
Ⅱ．若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是

 

．
A．升高溫度                     B．將CH₃OH（g）從體系中分離
C．使用合適的催化劑             D．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大
（2）環(huán)境問題已成為社會關(guān)注的焦點．某農(nóng)藥廠排放的廢水中常含有較多的NH₄⁺和PO₄^3-，一般可以通過兩種方法將其除去．
①方法一：將CaO投加到待處理的廢水中，生成磷酸鈣，從而進(jìn)行回收．當(dāng)處理后的廢水中c（Ca²⁺）=2×10^-7mol/L時，試計算溶液中c（PO₄^3-）（寫出計算過程，已知K_sp[Ca₃（PO₄）₂]=2×10^-33）
②方法二：在廢水中加入鎂礦工業(yè)廢水，就可以生成高品位的磷礦石--鳥糞石，反應(yīng)式為Mg²⁺（aq）+NH₄⁺（aq）+PO₄^3-（aq）?MgNH₄PO₄（s），該方法中需要控制污水的pH為7.5～10，若pH高于10.7，鳥糞石的產(chǎn)量會大大降低．其原因可能為

 

，

 

．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡的影響因素,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：化學(xué)平衡專題,電離平衡與溶液的pH專題

分析：（1）①“原子經(jīng)濟(jì)”原則的是反應(yīng)物中的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物；
②I．根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，溫度升高，化學(xué)平衡常數(shù)減小，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動，正反應(yīng)方向放熱；
Ⅱ．A．隨反應(yīng)進(jìn)行，氣體的物質(zhì)的量減小，容器內(nèi)壓強(qiáng)減小；
B．達(dá)平衡狀態(tài)時正逆反應(yīng)速率相等；
C．平衡時各組分的濃度、含量不變；
D．一定條件下，單位時間內(nèi)消耗1mol CO，同時生成1mol CH₃OH，都表示正反應(yīng)速率，自始至終都按此比例進(jìn)行；
（2）①利用沉淀溶解平衡常數(shù)，計算；
②若pH高于10.7，鳥糞石的產(chǎn)量會大大降低，可能是溶液中的Mg²⁺、NH₄⁺會與OH^-反應(yīng)；
方法二能同時除去廢水中的氮．

解答： 解：（1）①化合反應(yīng)的原子利用率最高，為100%，反應(yīng)b為化合反應(yīng)，故答案為：b；
 ②I．依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析，隨溫度升高，平衡常數(shù)減小，說明平衡逆向進(jìn)行，逆向是吸熱反應(yīng)，正向放熱反應(yīng)，故答案為：＜；
Ⅱ．A．升高溫度，平衡向逆反應(yīng)移動，甲醇產(chǎn)率降低，故A錯誤；
B．將CH₃OH（g）從體系中分離，平衡向正反應(yīng)移動，甲醇產(chǎn)率增大，故B正確；
C．使用合適的催化劑，縮短到達(dá)平衡時間，不影響平衡移動，甲醇產(chǎn)率不變，故C錯誤；
D．容器容積不變，充入He（g），使壓強(qiáng)增大，但反應(yīng)混合物的濃度不變，不影響平衡移動，甲醇產(chǎn)率不變，故D錯誤；
故答案為：B；
（2）①K_sp[Ca₃（PO₄）₂]=c3(Ca2+)?c2(PO43-)=2×10^-33 
（2×10^-7）³×c²（PO₄^3-）=2×10^-33     
c（PO₄^3-）=5×10^-7 mol/L，
 故答案為：5×10^-7 mol/L；
②若pH高于10.7，鳥糞石的產(chǎn)量會大大降低，可能是溶液中的Mg²⁺、NH₄⁺會與OH^-反應(yīng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動，方法二能同時除去廢水中的氮，用了鎂礦工業(yè)廢水，
故答案為：當(dāng)pH高于10.7時，溶液中的Mg²⁺、NH₄⁺會與OH^-反應(yīng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動；能同時除去廢水中的氮，充分利用了鎂礦工業(yè)廢水．

點評：本題考查平衡常數(shù)、平衡狀態(tài)判斷、平衡移動及圖象、熱化學(xué)方程式書寫、原電池、電解池等，難度中等，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)與靈活運用能力．