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题型:解答题-工业流程题 难度:0.65 引用次数:140 题号:10177776
工业上常以闪锌矿(主要成分ZnS,含Fe、Cu、Cd等元素的杂质)为原料,通过火法或湿法炼锌,两种方法都是先将闪锌矿焙烧得到以ZnO为主要成分的焙砂,再分别制得锌。具体流程如下:

已知:
Fe3+Zn2+Cu2+Fe2+Cd2+
开始沉淀的pH1.15.94.77.66.9
沉淀完全的pH3.28.16.79.69.7

(1)火法炼锌涉及的主要反应:
2C(s) + O2(g) = 2CO(g) H=﹣220 kJ· mol-1
2ZnS(s) + 3O2(g) = 2ZnO(s) + 2SO2(g) H=﹣930 kJ· mol-1
ZnO(s) + CO(g) = Zn(g) + CO2(g) H= +198 kJ· mol-1
则ZnS(s) + 2O2(g) + C(s) = Zn(g) +CO2(g) + SO2(g) 的H=_______________
(2)湿法炼锌工艺中加入双氧水的目的是____________,调节pH的范围是________,滤渣1的成分是___________(写化学式),滤渣2的成分是___________(写化学式)。
(3)含锌废液是造成环境污染的重要原因之一。
①已知氢氧化锌和氢氧化铝性质相似。向电解后废液中加入稍过量的KOH溶液(假设其他物质不与碱反应),发生反应的离子方程式是_______________
②一种生产锌的新技术碱浸—电解法的原理是:将ZnO溶于KOH溶液得到四羟基合锌酸钾[K2Zn(OH)4]溶液,再电解该溶液即获得金属锌。用石墨电极电解时阴极的反应式是___________

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【推荐1】使用石油热裂解的副产物CH4来制取CO和H2,其生产流程如下图:

(1)工业上常利用反应Ⅰ产生的CO和H2合成可再生能源甲醇。根据图甲写出生成1mol CH3OH(g)的热化学方程式___________
(2)此流程的第Ⅰ步反应为:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),一定条件下CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图乙,则P1___________P2 (填“小于”、“大于”或“等于”)。100℃时,将1mol CH4和2mol H2O通入容积为10L的恒容密闭容器中,达到平衡时CH4的转化率为0.8,此时该反应的平衡常数K=___________(保留小数点后两位数字)。

(3)CO2和H2在一定温度下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ∆H<0。且该温度下,反应的平衡常数K=0.25。在容积为2L的恒容密闭容器中充入1mol CO2(g)、0.5mol H2(g),0.5mol CH3OH(g)和1mol H2O(g),比较该时刻,正、逆反应速率大小:v(正)___________ v(逆) (填“>”“=”或“<”)。该反应的平衡常数K与温度T的关系如图1所示,CO2的转化率如图2所示,下列说法错误的是___________

a. 图1中,曲线Ⅱ表示该反应的平衡常数K与温度T的关系
b. 其他条件不变下,图2中x可表示温度或压强或投料比c(CO2)/c(H2)
c. 用二氧化碳合成甲醇体现了碳减排理念
2021-11-16更新 | 160次组卷
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解题方法
【推荐2】大气污染物主要成分是SO2、NO2、CxHy及可吸入颗粒等,主要来自于燃煤、机动车尾气和工业废气。
(1)上述成分中能形成酸雨的是________(填化学式)。
(2)煤的气化是高效、清洁利用煤炭的重要途径之一。利用煤的气化获得的水煤气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下可以合成绿色燃料甲醇。
已知:CO2(g) + 3H2(g) =CH3OH(g) + H2O(g)   ΔH1 = −58.7 kJ·mol-1
CO2(g) + H2(g) =CO(g)+ H2O(g)   ΔH2 = +41.0 kJ·mol-1
CO 与 H2 生成 CH3OH 气体反应的热化学方程式是___________
(3)空气质子交换法治理SO2,其原理是将含有SO2的烟气与O2通过电化学反应制得硫酸,负极的电极反应式是___________
(4)湿法吸收工业尾气中的NO2,常选用纯碱溶液,将NO2转化为两种氮元素的常见含氧酸盐。反应的离子方程式是___________
(5)用高能电子束激活烟气(主要成分是SO2、NO2、H2O等),会产生O3等强氧化性微粒。烟气经下列过程可获得化肥。

该化肥中含有的离子是______________(填离子符号)。
2017-02-17更新 | 665次组卷
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【推荐3】CO2是一种温室气体,对人类的生存环境产生巨大的影响,维持大气中CO2的平衡对生态环境保护有着重要意义。
(1)CO2加氢合成低碳烯烃技术能有效利用CO2,以合成C2H4为例。该转化分为两步进行:
第一步:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)       ΔH1=+41.3kJ/mol
第二步:2CO(g)+4H2(g)C2H4(g)+2H2O(g)       ΔH2=-210.5kJ/mol
CO2加氢合成乙烯的热化学方程式为__
(2)利用CO2和H2合成甲醇又是一个有效利用CO2的途径,反应如下:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)       ΔH3
①在容积为2L的恒容密闭容器中,通入2molCO2和3molH2发生上述反应,下列说法能够表明该可逆反应达到平衡状态的是__(填字母)
a.消耗1.5molH2时,有0.5molCH3OH生成
b.转移3mol电子时,消耗11.2L(标准状况下)CO2
c.体系中气体的密度不变
d.水蒸气的体积分数保持不变
e.单位时间内生成H2与生成H2O的物质的量之比为3:1
②研究温度对该反应甲醇产率的影响。在210℃~290℃,保持原料气中CO2和H2的投料比不变,按一定流速发生上述反应。得到甲醇平衡产率与温度的关系如图所示,ΔH3__0(填“>”、“=”或“<”)。判断依据是__

③在一固定容积的密闭容器中发生上述反应。若要提高平衡时CH3OH产率,则可以采取的措施是__(填字母)。
a.升温       b.加入催化剂       c.增加CO2的浓度       d.加入H2加压       e.加入惰性气体       f.分离出甲醇
(3)在一定温度和催化剂作用下,也可将CO2转化为燃料CH4,反应方程式为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)。当30℃时,一定量的CO2和H2混合气体在容积为1L的恒容密闭容器中发生上述反应,5min后达到平衡,此时各物质的浓度如下表:
物质CO2(g)H2(g)CH4(g)H2O(g)
浓度/mol·L-10.20.8a1.6

则a=__,该反应平衡常数K=__
(4)以TiO2/Cu2Al2O4为催化剂,利用CH4可以将CO2直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系如图所示,乙酸的生成速率主要取决于温度影响的范围是__。250~300℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是__
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