组卷网 > 高中化学综合库 > 化学反应原理 > 化学反应速率与化学平衡 > 化学平衡 > 化学反应条件的控制及优化
题型:解答题-工业流程题 难度:0.4 引用次数:403 题号:16250883
氮化镓(GaN)在5G基站及工业互联网系统建设等方面用途广泛。从砷化镓废料(主要成分为GaAs,含Fe2O3、 SiO2和CaCO3等杂质)中回收砷,制备GaN的工艺流程如图:

已知:①Ga与Al同主族,化学性质相似;
②离子完全沉淀的pH值:为8, 为5.5。
回答下列问题:
(1)为了提高“碱浸”效率应采用的措施是_______(写 出一种措施)。
(2)“滤液1”中含有NaGaO2等溶质, “碱浸”时反应的离子方程式为_______。“滤渣1”的成分为_______(填化学式)。
(3)通CO2两次调pH的原因是_______
(4)“操作a”为_______、过滤、洗涤、干燥。
(5)“电解”时阴极的电极反应为_______
(6)制备GaN时,参与反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______
(7)取m克GaN样品溶于足量的热NaOH溶液(GaN+OH- +H2O =+NH3↑)中,用H3BO3溶液将产生的NH3完全吸收,用c mol·L-1的盐酸滴定,消耗盐酸V mL,则样品的纯度是_______。(已知: NH3+H3BO3 =NH3·H3BO3;NH3·H3BO3 +HCl=NH4Cl+H3BO3 )

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Ⅰ.CO与H2反应合成甲醇
Ⅱ.CO2与H2反应合成甲醇 CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
(1)上述反应Ⅰ是原子经济性反应,写出化学反应方程式___________
(2)在工业上,为了提高上述反应Ⅱ的反应速率,除了采用合适的催化剂之外,还可以采取的措施是_______(填一项即可)。
(3)一定温度下,在容积固定的密闭容器中发生反应Ⅱ,下列可以表明反应达到化学平衡状态的是_____
a.单位时间消耗nmolCO2的同时,消耗3n mol的H2
b.容器内CH3OH的浓度不再改变
c.容器内气体压强不再改变
d.容器内气体密度不再改变
(4)生成1mol CH3OH放出 a kJ的能量,反应Ⅰ中拆开1mol化学键所需的能量(E)的相关数据如下:
化学键H—HC—OCO中的 COH—OC—H
E(kJ)mnE1xy

根据相关数据计算拆开1molCO所需的能量E1______________kJ。
(5) H2还原CO2电化学法制备甲醇的工作原理如下图所示:       

通入H2 的一端是电池的________极(填“正”或“负”),通入CO2的一端发生的电极反应式为_______
2020-07-02更新 | 255次组卷
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【推荐2】二甲醚(CH3OCH3)被称为“21 世纪的清洁燃料”。利用甲醇脱水可制得二甲醚,反应方程式如下: 2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)            ΔH1
(1)二甲醚亦可通过合成气反应制得,相关热化学方程式如下:
2H2(g)+ CO(g) CH3OH(g)                       ΔH2
CO(g)+ H2O(g) CO2(g)+ H2(g)                    ΔH3
3H2(g)+ 3CO(g) CH3OCH3(g)+ CO2 (g)       ΔH4
则ΔH1________(用含有ΔH2、ΔH3、ΔH4的关系式表示)。
(2)经查阅资料,上述反应平衡状态下 Kp 的计算式为:Kp 为以分压表示的平衡常数,T 为热力学温度)。且催化剂吸附 H2O(g)的量会受压强影响,从而进一步影响催化效率。)
①在一定温度范围内,随温度升高,CH3OH(g)脱水转化为二甲醚的倾向_______ (填“增大”、“不变”或“减小”)。
②某温度下(此时 Kp=100),在密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的分压如下:
物质CH3OHCH3OCH3H2O
分压/MPa0.500.500.50

此时正、逆反应速率的大小:v____v逆 (填“>”、 “<”或“=”)。
③200℃时,在密闭容器中加入一定量甲醇 CH3OH,反应到达平衡状态时,体系中CH3OCH3(g)的物质的量分数为 _______(填标号)。
A.< B.          C.~          D.       E.>
④300℃时,使 CH3OH(g)以一定流速通过催化剂,V/F (按原料流率的催化剂量)、压强对甲醇转化率影响如图1所示。请解释甲醇转化率随压强(压力)变化的规律和产生这种变化的原因,规律__________________________,原因_______________________

(3)直接二甲醚燃料电池有望大规模商业化应用,工作原理如图2所示。
①该电池的负极反应式为:_______________
②某直接二甲醚燃料电池装置的能量利用率为 50%,现利用该燃料电池电解氯化铜溶液,若消耗 2.3g 二甲醚,得到铜的质量为_______ g。
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解题方法
【推荐3】金属钪可用作宇航材料、火箭和飞机的制造材料;氧化钪可提高计算机记忆元件性能。铝土矿(主要成分)经碱初步溶解后得到的赤泥含有丰富的钪元素,另含少量CaO、等氧化物。一种从赤泥中提取氧化钪的工艺流程如下图所示,已知:P2O4(磷酸酯浸取剂)是一种酸性萃取剂。
   
回答下列问题:
(1)写出铝土矿经碱初步溶解时所发生的主要离子方程式:_____
(2)写出赤泥经盐酸处理后所得“浸渣”的一种用途:_____
(3)反萃取时,完全沉淀(浓度为)时,反萃取液的pH为_____。(已知:,结果保留小数点后2位)。
(4)草酸钪灼烧分解在无氧环境下进行,其反应的化学方程式为_____
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