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题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:196 题号:12002470
利用甲醇(CH3OH)制备一些高附加值产品,是目前研究的热点。
(1) 甲醇和水蒸气经催化重整可制得氢气,反应主要过程如下:
反应Ⅰ.CH3OH(g)+H2O(g)3H2(g)+CO2(g);ΔH1
反应Ⅱ.H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g);ΔH2=a kJ·mol-1
反应Ⅲ.CH3OH(g)2H2(g)+CO(g);ΔH3=b kJ·mol-1
反应Ⅳ.2CH3OH(g)2H2O(g)+C2H4(g);ΔH4=c kJ·mol-1
①ΔH1=___________ kJ·mol-1
②工业上采用CaO吸附增强制氢的方法,可以有效提高反应Ⅰ氢气的产率,如图1,加入CaO提高氢气产率的原因是___________

③在一定条件下用氧气催化氧化甲醇制氢气,原料气中对反应的选择性影响如图2所示(选择性越大表示生成的该物质越多)。制备H2时最好控制=___________;当=0.25时,CH3OH和O2发生的主要反应方程式为___________

(2)以V2O5为原料,采用微波辅热-甲醇还原法可制备VO2,在微波功率1 000 kW下,取相同质量的反应物放入反应釜中,改变反应温度,保持反应时间为90 min,反应温度对各钒氧化物质量分数的影响曲线如图3所示,温度高于250℃时,VO2的质量分数下降的原因是___________

(3)以甲醇为原料,可以通过电化学方法合成碳酸二甲酯[(CH3O)2CO],工作原理如图4所示。

①电源的正极为___________(填“A”或“B”)。
②阴极的电极反应式为___________

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【推荐1】C、N、S的氧化物常会造成一些环境问题,科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的不利影响。
尿素是一种非常重要的高效氮肥,工业上以为原料生产尿素,该反应实际为两步反应:
第一步:   
第二步:   
写出工业上以为原料合成尿素和的热化学方程式:_________
一定温度下,向恒容密闭容器中通入,发生反应。若反应进行到时达到平衡,测得的体积分数为,则前内平均反应速率________,该温度下反应的化学平衡常数________
工业上可用NaClO碱性溶液或“亚硫酸盐法”吸收
为了提高吸收效率,常用作为催化剂。催化过程如图1所示。

过程2的反应式为____________
也可用于脱硫,且脱硫效果比NaClO更好,原因是_________
室温下,溶液中含硫组分物质的量分数随溶液pH的变化关系如图2所示,b点时溶液,则________

用食盐水作电解液电解烟气脱氮的原理如图3所示,碱性条件下NO被阳极产生的氧化为,尾气经氢氧化钠溶液吸收后排入空气。碱性条件下NO被阳极产生的氧化性物质氧化为的离子方程式为________
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解题方法
【推荐2】研究氮氧化物等大气污染物的处理对建设美丽家乡、打造宜居环境具有重要意义。
(1)Pb(NO3)2受热分解后能得到PbO、NO2和另一种气体,该气体为_______(写分子式)。
(2)现有以下反应:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)∆H1
N2(g)+O2(g)=2NO(g)∆H2
2H2(g)+2NO(g) =2H2O(l)+ N2(g) ∆H3
查阅资料获得部分化学键的键能E数据如下表:

化学键

E/(kJ∙mol-1)

946

436

497

632


已知∆H1=-572kJ/mol,则∆H3=________
(3)O3-石灰乳联合处理NO的方法是先将NO经O3氧化,再用石灰乳吸收氮的氧化物,发生的主要化学反应有:NO+O3=NO2+O2,2NO+O2=2NO2,NO2+NO+Ca(OH)2= Ca(NO2)2+H2O,4NO2+2Ca(OH)2=Ca(NO3)2+Ca(NO2)2+2H2O,
①为保证NO被充分吸收,至少为_______(填字母)。
A.       B.       C.       D.1
②其他条件相同时,石灰乳浆液中分别加入等物质的量的不同亚硫酸盐对NOx去除效率的影响如图所示。0~25min内,Na2SO3对NOx的去除效率明显高于CaSO3的原因是_______

③下图是环保工业中利用催化反硝化电解法降解水中的示意图,写出阴极的电极反应式_______

(4)对于反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g),有学者认为分两步完成,其反应历程如图所示。已知第1步反应2NO(g)N2O2(g)(是快反应,会快速建立平衡状态,第2步反应N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)是慢反应。研究发现,在未使用催化剂的条件下,升高温度,总反应速率减慢,其原因可能是_______
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【推荐3】废水中的砷主要以无机砷(三价砷和五价砷)存在,常用的除砷方法有化学沉淀法、絮凝沉淀法等。
(1)铁盐絮凝沉淀法。H3AsO4水溶液中含砷的各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH的关系分别如图所示

①当废水的pH=5时,往废水中加入硫酸铁可得到FeAsO4沉淀,反应的离子方程式为_______
②Na2HAsO4溶液显碱性,若向溶液中加入足量的CaCl2溶液,溶液则显酸性,其原因是_______(用离子方程式表示)。
③已知:Fe(OH)3胶体可以吸附废水中的五价砷物种而沉降,溶液的pH对Fe(OH)3胶体表面所带负电荷有影响。聚合硫酸铁{[Fe2(OH)6-2n](SO4)nm是一种高效净水剂,溶于水能部分解离出Fe3+,随着溶液pH增大,[Fe2(OH)6-2n]2n+中n值逐渐减小,直至形成[Fe(OH)6]3-。向含五价砷的废水中加入聚合硫酸铁,含砷微粒的浓度与溶液pH的关系如图所示。pH>9时,废水中含砷的去除率迅速下降的原因是_______

(2)石灰沉淀法。向含有一定浓度的Na3AsO4中加入Ca(OH)2溶液,在相同的n(Ca)/n(As)为6的条件下,调节溶液的pH,测得溶液中砷的去除率与pH的关系如图所示。已知:常温下Ksp[Ca3(AsO4)2]=1×10-21,Ksp[Ca(OH)2]= 6.0×10-6,Ksp(CaCO3)= 8.7×10-9,c(AsO)约为1.0×10-5时沉淀完全。

①pH>12后,砷的去除率随pH的增大而下降,其原因是_______
②保持相同的n(Ca)/n(As)为6,调节溶液的pH为12,控制不同的温度,将饱和的Ca(OH)2溶液与砷酸钠溶液混合反应,测得砷酸钠溶液中砷的去除率随温度升高而逐渐下降,可能的原因是_______
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