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题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:91 题号:16632464
酸性锌锰干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废电池可得到多种化工原料。有关数据如下表所示:
物质的溶度积(Ksp)
化合物
Ksp近似值

回答下列问题:
(1)电池反应的离子方程式为___________
(2)维持电流强度为0.5A,电池工作5分钟,理论上消耗锌___________g.(已知)
(3)用废电池的锌皮制备的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是加稀H2SO4和H2O2溶解,加碱调节至pH为___________时,铁刚好沉淀完全(离子浓度小于时,即可认为该离子沉淀完全);上述过程加入H2O2的原因___________
(4)我国科学家研究Li-CO2电池,取得了重大科研成果。回答下列问题:Li-CO2电池中,Li为单质锂片,该电池中的CO2在正极发生电化学反应,研究表明,该电池反应产物为碳酸锂和单质碳,且CO2还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4步骤进行,写出步骤Ⅲ的离子方程式:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.___________
Ⅳ.
②研究表明,在电解质水溶液中,CO2气体可被电化学还原。
Ⅰ.CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为___________
Ⅱ.在电解质水溶液中,三种不同催化剂(a、b、c)上CO2电还原为CO的反应进程中(H+电还原为H2的反应可同时发生),相对能量变化如图。由此判断,CO2电还原为CO从易到难的顺序为___________(用a、b、c字母排序)。

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【推荐1】铁单质及其化合物的应用非常广泛。
(1)合成氨反应常使用铁触媒提高反应速率。如图为合成氨反应的能量变化示意图。
   
   _______。从能量角度分析,铁触媒的作用是_______
(2)工业上用电解法治理亚硝酸盐对水体的污染,模拟工艺如图所示,在电解过程中,铁电极附近有无色气体产生,写出该反应的离子方程式_______
   
(3)Fe3+可与H2O、SCN-、F-等配体形成配位数为6的配离子如。某同学按如图步骤完成实验:
   
为浅紫色,但溶液Ⅰ却呈黄色,其原因是_______,为了能观察到溶液Ⅰ中的浅紫色,可采取的方法是_______
②已知Fe3+与SCN-、F-的反应在溶液中存在以下平衡:(红色);(无色),向溶液Ⅱ中加入后,溶液颜色由红色转变为无色。若该反应是可逆反应,其离子方程式为_______
③硫酸盐还原菌(SRB)常存在于水体中,会腐蚀许多金属及合金。一种Fe合金在硫酸盐还原菌存在条件下腐蚀的机理如图所示。已知溶液中的S2-会完全转化为FeS,则Fe腐蚀后生成FeS和的过程可以描述为_______
   
2023-10-16更新 | 129次组卷
解答题-原理综合题 | 适中 (0.65)
【推荐2】氮氧化物和SO2是大气主要污染物,研究它们的转化关系有利于防治污染。
(1)已知:
I.2NO(g)+O2(g)2NO2(g)H=-113.0kJ•mol-1
II.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H=-196.6kJ•mol-1
III.NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)H=_____
(2)氨氧化物破坏臭氧层原理:①NO+O3=NO2+O2、②NO2+O=NO+O2。常温下反应①的平衡常数为K1,反应②的平衡常数为K2,则反应O3+O=2O2的平衡常数K=_____。(用K1K2表示)。一氧化氮在该反应中的作用是_____
(3)反应II2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)在0.1Mpa、450℃的恒压容器中测得相关数据如表:
起始原料气体积分数平衡混合气体积分数
N282%84.9%
SO27%0.18%
O211%7.86%
SO307.06%

该温度下用分压表示的平衡常数(气体分压=总压x物质的量分数)Kp=______(列出计算式)。写出一种能提高SO2平衡转化率的措施_____
(4)烟气同时脱硫脱硝是目前的发展趋势。一种ClO2气相氧化法烟气脱硫脱硝反应机理和速率常数(k)如下:
脱硝:
a.NO(g)+ClO2(g)=NO2(g)+ClO(g)H1k1=1.7×10mL•(mol•s)-1
b.NO(g)+ClO(g)=NO2(g)+Cl(g)H2k2=8.8×1012mL•(mol•s)-1
脱硫:
c.SO2(g)+ClO2(g)=SO3(g)+ClO(g)H3k3=2.1×10-4mL•(mol•s)-1
d.SO2(g)+ClO(g)=SO2(g)+Cl(g)H4k4=6.9×1011mL•(mol•s)-1
①已知反应c、d的速率方程分别为v=k3c(SO2)•c(ClO2)、v=k4c(SO2)•c(ClO),试判断两反应的活化能大小:E3_____E4(填“>”“<”或“=”)。控制脱硫速度的关键步骤是反应_____(填c或d)。
②SO2、NO单独氧化及同时氧化对两气体氧化率变化如图,同时氧化对______气体的氧化率影响明显,结合以上反应及其速率常数分析原因______
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【推荐3】全球大气浓度升高对人类生产、生活产生影响,碳及其化合物的资源化利用成为研究热点。回答下列问题:
(1)已知25℃时,大气中的溶于水存在以下过程:
     
     
过程①的混合平衡常数,其中表示溶液中的浓度,表示大气中的分压(单位:kPa)。温度升高,_______(填“增大”或“减小”);当大气压强为akPa,溶液中的 (忽略和水的电离)时,大气中的体积分数为_______
(2)由转化制甲醇具有重要的经济效益。反应。在有、无催化剂条件下的反应机理和相对能量的变化如图所示(吸附在催化剂表面上的粒子用*标注,TS为过渡态)。

该反应历程中决速步骤的化学方程式为_______,有催化剂时决速步骤的活化能为_______eV。
(3)催化加氢制甲醇反应历程中某一步基元反应的Arthenius经验公式的实验数据如图所示,已知Arthenius经验公式为 (其中Ea为活化能,K为速率常数,R和C为常数)。
①该反应的活化能_______kJ/mol;
②当使用更高效的催化剂时,在图中画出Rlnk与关系的示意图_______

(4)在催化加氢制甲醇过程中也存在竞争反应,在恒温密闭容器中,维持压强和投料比不变,将按一定流速通过反应器,转化率和甲醇选择性随温度变化关系如下图所示:

①若233-251℃时,催化剂的活性受温度影响不大,分析235℃后图中曲线下降的原因_______
②在压强为P的恒温恒压密闭容器中,加入反应并达到平衡状态平衡转化率为20%,甲醇的选择性为50%,计算,在该温度下的平衡常数_______(列出计算式)。
2024-05-05更新 | 76次组卷
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