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题型:解答题-工业流程题 难度:0.4 引用次数:320 题号:11113663
铁、钴、镍性质非常相似,被称为铁系元素。铁系元素在生产生活中有重要用途。
I. 氯化钴可用于化学反应催化剂,油漆催干剂等。用金属钴板(含少量Fe、Ni)制备氯化钴流程如下:

已知:①钴与盐酸反应极慢,需加入催化剂硝酸才能进行实际生产。
②有关钴、镍和铁化合物的性质见下表:
化学式沉淀完全时的pH钴镍性质
Co(OH)29.4Co+2HCl=CoCl2+H2       
+2NH3•H2O= ↓+2
Ni+ 2HCl=NiCl2+H2        Co2++2H2O⇌+2H+
Ni2++ 6NH3•H2O=[Ni]2++6H2O
Fe(OH)29.6
Fe(OH)33.7

(1)实验室测溶液pH要用到的玻璃仪器有__________
(2)“除镍”步骤中,NH3•H2O用量对残留Ni2+含量的影响见表:从表中可知x=_________时,除镍效果最好。
加氨水调pHNi2+含量
90.08%
9.50.05%
100.005%
10.30.005%

(3)“除铁”步骤中加入纯碱的作用是(利用水解平衡原理并结合必要的文字作答)__________________________
(4)加盐酸调pH的目的是______________________
II. 当代技术利用铁的氧化物循环裂解水制氢气的过程如下图所示。

(5)已知:在20MPa、800℃下
Fe3O4(s) + CO(g)=3FeO(s) + CO2(g)     ΔH1= +19.3 kJ·mol-1
3FeO(s) + H2O(g)=Fe3O4(s) + H2(g)     ΔH2= -57.2 kJ·mol-1
C(s) + CO2(g)=2CO(g)                      ΔH3= +172.4 kJ·mol-1
则该条件下,铁氧化物循环裂解水制氢气总反应的热化学方程式是__________
III. 我国镍氢电池居世界先进水平。常见镍氢电池的某极是储氢合金LaNi5H6(LaNi5H6中各元素化合价均为零),电池反应通常表示为:LaNi5H6+6NiO(OH)LaNi5+6Ni(OH)2
(6)则该电池放电时负极反应式为:____________________
(7)用镍氢电池做电源,在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如下。

若电镀前铁、铜两片金属质量相同,电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量,二者质量差为4.48 g,则电镀时电路中通过的电子的物质的量为_______

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【推荐1】已知研究氮及其化合物的转化对于环境改善有重大意义。
I.已知N2(g) +O2(g)=2NO(g) △H=+180.4 kJ/mol,
4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(l)       △H= kJ/mol。
(1)用NH3消除NO污染的反应为:4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l) △H=_______。则该反应自发进行的条件是______________(填“高温”或“低温”)。
(2)不同温度条件下,NH3与NO的物质的量之比分别为4:1、3:1、1:3,得到NO脱除率曲线如图所示。曲线a中NH3的起始浓度为4×10- 5mol/L,从A点到B点经过2秒,该时间段内NO的脱除速率为_______mg/(L·s),在AB所在的曲线上当温度高于900℃时NO脱除率明显降低的原因是_______________________________________________

Ⅱ.用活性炭还原法也可以处理氮氧化合物,发生的反应为2CO(g)+ 2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-746.8kJ/mol。
(3)在一恒容绝热的密闭容器中,能表示上述反应达到平衡状态的是_____________(填字母代号)。
A.单位时间内断裂1 mol   N≡N键的同时生成2 mol   C=O键
B.容器内的总压强保持不变
C.混合气体的密度保持不变
D.c(NO):c(N2):c(CO2)=2:1:2
E.混合气体的平均摩尔质量保持不变
(4)向一恒容密闭容器中充入3mol CO和2mol NO,测得气体的总压为10MPa,在一定温度下开始反应,10 min后达到平衡,测得NO的转化率为75%,该反应的平衡常数KP=____________(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
Ⅲ.用间接电化学法可对大气污染物NO进行无害化处理,其工作原理如图所示,质子膜允许H+和H2O通过。

(5)写出吸收塔中的离子反应方程式_____________________________________,反应过程中若通过质子交换膜的H+为1 mol时,吸收塔中生成的气体在标准状况下的体积为_____ L。
2020-05-12更新 | 148次组卷
解答题-原理综合题 | 较难 (0.4)
【推荐2】工业废气、汽车尾气排放出的NOx、SO2等是形成酸雨的主要物质,其综合治理是当前重要的研究课题。回答下列问题:
I.NOx的消除
(1)汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在一定温度和催化剂条件下可发生如下反应:       2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) ΔH
若已知:①CO的燃烧热ΔH1=-283.0 kJ·mol-1
②N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH2=180.5 kJ·mol-1
则反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) 的ΔH________
(2)T ℃下,向一容积不变的密闭容器中通入一定量的NO(g)和CO(g),用气体传感器测得不同时间NO(g)和CO(g)浓度如下表:
时间/s012345
c(NO)/×104mol·L-110.04.50c11.501.001.00
c(CO)/×103mol·L-13.603.05c22.752.702.70
c2合理的数值为________ (填序号)。
A.2.80                 B.2.95             C.3.00                 D.4.20
(3)某研究小组探究催化剂对CO、NO转化的影响。将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应,相同时间内测量逸出气体中NO含量,从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO的转化率),结果如图所示。下列说法正确的是________ (填序号)。

A.曲线Ⅱ中催化剂脱氮率比曲线Ⅰ中的高
B.相同条件下,改变压强对脱氮率没有影响
C.曲线Ⅱ中的催化剂适用于450 ℃左右脱氮
D.两种催化剂均能降低活化能,但ΔH不变
II.SO2的综合利用
(4)某研究小组对反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) ΔH<0进行相关实验探究。在固定体积的密闭容器中,使用某种催化剂,改变原料气配比[n0(NO2)∶n0(SO2)]进行多组实验(各组实验的温度可能相同,也可能不同),测定NO2的平衡转化率[α(NO2)]。部分实验结果如图所示。

①图中A点对应温度下,该反应的化学平衡常数K________
②如果将图中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态,应采取的措施是________
③图中C、D两点对应的实验温度分别为TCTD,通过计算判断:TC________TD (填“>”“<”或“=”)。
2020-08-06更新 | 159次组卷
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【推荐3】氮元素是一种重要元素,其单质及化合物在化工、生产等领域应用非常广泛。请回答下列问题:
(1)氮元素的常见单质有N2、N4、N8,在三种分子中的每个氮原子均为8电子稳定结构,则N4的结构简式为___________
(2)已知:反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
反应IV:       △H= ___________kJ·mol-1
(3)100kPa时,反应Ⅱ中NO的平衡转化率与温度的关系曲线如图。
   
图中A、B、C三点表示不同温度、压强下,达到平衡时NO的转化率,则___________点对应的压强最大。
(4)起始时,向恒容密闭容器中充入等物质的量的N2O、NO2,在某温度下达到平衡(只发生反应IV),平衡时容器总压为pPa,N2O的转化率为50%,则该反应的KP(KP为以分压表示的平衡常数)为___________Pa(用p表示)。
(5)NH3催化还原NO是亚要的烟气脱硝技术。
①研究发现在以Fe2O3为主的催化剂上可能发生的反应过程如图。写出脱硝过程的总反应的化学方程式:___________
   
②在一定条件下,用NH3催化还原消除NO污染,其反应原理为。不同温度条件下,n(NH3):n(NO)为2:1时,得到NO脱除率曲线如图所示。脱除NO的最佳温度是___________
   
(6)含氮配合物[Cu(NH3)4](OH)2中的配位原子为___________,配位数为___________
(7)一种Cu3N晶体的晶胞如图所示,若Cu+半径为acm,N3-半径为bcm(阿伏伽德罗常数用NA表示),其密度为___________g/cm3.(写表达式)
   
2023-10-07更新 | 368次组卷
共计 平均难度:一般