【解答】解:(1)分别称取2.39g(NH4)2SO4和NH4Cl固体混合物两份,而第一份加100ml的氢氧化钡生成沉淀硫酸钡的质量为2.33g,其物质的量为:=0.01mol,根据硫酸根离子守恒,所以第一份中硫酸铵的物质的量为0.01mol,其质量为:0.01×132=1.32g,则每份中NH4Cl的质量为:2.39﹣1.32=1.07g,所以氯化铵的物质的量为=0.02mol,所以两者的物质的量之比为:0.01:0.02=1:2,故答案为:1:2;
(2)由(1)可知100ml氢氧化钡的物质的量为:0.01mol,所以氢氧化钡的浓度为=0.1mol/L,而2.39g(NH4)2SO4和NH4Cl固体混合物中铵根离子的物质的量为:0.01×2+0.02=0.04mol,根据NH4++OH﹣=NH3↑+H2O可知氢氧化钡的物质的量为:0.02mol,所以需氢氧化钡的体积为:=0.2L,c===0.1mol/L,故答案为:0.1mol/L.
【加试题】(10分)
30.(10分)(2017•柯桥区)以氧化铝为原料,通过碳热还原法可合成氮化铝(AlN);通过电解法可制取铝.电解铝时阳极产生的CO2可通过二氧化碳甲烷化再利用.
请回答:
(1)已知:2Al2O3(s)═4Al(g)+3O2(g)△H1=3351KJ•mol﹣1
2C(s)+O2(g)═2CO(g)△H2=﹣221KJ•mol﹣1
2Al(g)+N2(g)═2AlN(s)△H3=﹣318KJ•mol﹣1
碳热还原Al2O3合成AlN的总热化学方程式是3C(s)+Al2O3(s)+N2(g)=2AlN(s)+3CO(g)△H=+1026KJ/mol/L,该反应自发进行的条件高温.
(2)在常压、Ru/TiO2催化下,CO2和H2混和气体(体积比1:4,总物质的量a mol)进行反应,测得CO2转化率、CH4和CO选择性随温度变化情况分别如图1和图2所示(选择性:转化的CO2中生成CH4或CO的百分比).
反应ⅠCO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g)△H4
反应ⅡCO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)△H5
①下列说法不正确的是CD
A.△H4小于零
B.温度可影响产物的选择性
C.CO2平衡转化率随温度升高先增大后减少
D.其他条件不变,将CO2和H2的初始体积比改变为1:3,可提高CO2平衡转化率
②350℃时,反应Ⅰ在t1时刻达到平衡,平衡时容器体积为VL该温度下反应Ⅰ的平衡常数为(用a、V表示)
③350℃下CH4物质的量随时间的变化曲线如图3所示.画出400℃下0~t1时刻CH4物质的量随时间的变化曲线.
(3)据文献报道,CO2可以在碱性水溶液中电解生成甲烷,生成甲烷的电极反应式是CO2+6H2O+8e﹣═CH4+8OH﹣.
【分析】(1)①2Al2O3(s)═4Al(g)+3O2(g)△H1=3351KJ•mol﹣1
②2C(s)+O2(g)═2CO(g)△H2=﹣221KJ•mol﹣1
③2Al(g)+N2(g)═2AlN(s)△H3=﹣318KJ•mol﹣1
盖斯定律计算,(①+②×3+③×2)×得到碳热还原Al2O3合成AlN的总热化学方程式,反应自发进行的判断依据是△H﹣T△S<0;
(2)①A.图象中二氧化碳转化率随温度升高减小,说明正反应为放热反应;
B.图象2分析随温度升高到400°C以上,选择性受温度影响;
C.二氧化碳转化率先增大是反应正向进行未达到平衡状态;
D.两种反应物增大一种会提高另一种的转化率,本身转化率减小;
②350℃时,反应Ⅰ在t1时刻达到平衡,平衡时容器体积为VL,二氧化碳转化率为80%,结合三行计算计算平衡浓度,K=;
③反应为放热反应,升温平衡逆向进行,二氧化碳转化率减小,图中分析可知接近72.5%,甲烷物质的量减小小于350°C时甲烷物质的量,达到平衡所需要时间缩短;
(3)CO2可以在碱性水溶液中电解生成甲烷,结合电荷守恒和原子守恒,用氢氧根离子浓度配平电荷守恒得到电极反应.
【解答】解:(1)①2Al2O3(s)═4Al(g)+3O2(g)△H1=3351KJ•mol﹣1
②2C(s)+O2(g)═2CO(g)△H2=﹣221KJ•mol﹣1
③2Al(g)+N2(g)═2AlN(s)△H3=﹣318KJ•mol﹣1
盖斯定律计算,(①+②×3+③×2)×得到,
碳热还原Al2O3合成AlN的总热化学方程式:3C(s)+Al2O3(s)+N2(g)=2AlN(s)+3CO(g)△H=+1026KJ/mol/L,反应△S>0,△H>0,则满足△H﹣T△S<0,反应自发进行的条件是高温条件下,
故答案为:3C(s)+Al2O3(s)+N2(g)=2AlN(s)+3CO(g)△H=+1026KJ/mol/L;高温;
(2)①A.图象中,二氧化碳先增大是反应正向进行,到一定温度达到平衡状态,升温平衡逆向进行,二氧化碳转化率随温度升高减小,平衡说明正反应为放热反应,△H4小于零,故A正确;