回收利用含硫烟气有利于节约资源、保护环境。
Ⅰ.含的烟气回收
(1)将一部分含的烟气在空气中燃烧,将燃烧所得产物与剩余烟气混合,冷却后可回收得到硫磺()。该工艺中涉及反应如下:
反应1:;
反应2:;
反应3:;
①反应的_______ 。
②相同条件下需控制反应1与反应2中的烟气体积比为的原因是_______ 。
Ⅱ.含的烟气回收
(2)以为催化剂,用还原制S。其他条件一定,改变起始时与的比例,反应相同时间,测得S的产率随温度的变化关系如图所示。500℃,时硫的产率比时小的原因可能是_______ 。
(3)以炭基材料为催化剂,在炭表面被氧气催化氧化为,再转化为硫酸盐等。
①炭基材料脱硫涉及反应:,下列关于该反应的说法正确的是_______ (填字母序号)
a.通入过量空气,可提高的平衡转化率
b.当时,可判断反应达到平衡
c.使液化从平衡体系中分离,能加快正反应速率,增大转化率
②450℃、在催化下,和的反应过程是按照如下两步完成的:
反应Ⅰ:_______(快反应)
反应Ⅱ:(慢反应)
请补充上述反应Ⅰ的化学方程式_______ ,决定总反应速率快慢的是反应_______ (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
Ⅰ.含的烟气回收
(1)将一部分含的烟气在空气中燃烧,将燃烧所得产物与剩余烟气混合,冷却后可回收得到硫磺()。该工艺中涉及反应如下:
反应1:;
反应2:;
反应3:;
①反应的
②相同条件下需控制反应1与反应2中的烟气体积比为的原因是
Ⅱ.含的烟气回收
(2)以为催化剂,用还原制S。其他条件一定,改变起始时与的比例,反应相同时间,测得S的产率随温度的变化关系如图所示。500℃,时硫的产率比时小的原因可能是
(3)以炭基材料为催化剂,在炭表面被氧气催化氧化为,再转化为硫酸盐等。
①炭基材料脱硫涉及反应:,下列关于该反应的说法正确的是
a.通入过量空气,可提高的平衡转化率
b.当时,可判断反应达到平衡
c.使液化从平衡体系中分离,能加快正反应速率,增大转化率
②450℃、在催化下,和的反应过程是按照如下两步完成的:
反应Ⅰ:_______(快反应)
反应Ⅱ:(慢反应)
请补充上述反应Ⅰ的化学方程式
更新时间:2023-07-05 16:36:52
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解题方法
【推荐1】Ⅰ、为探究某物质X(仅含两种元素)的组成和性质,设计并完成如下实验。(气体体积已转化为标准状况下的体积)
请回答下列问题:
(1)X的化学式_______ ,A的电子式_______ 。
(2)磁性固体B与稀硫酸反应的离子方程式_______ 。
(3)溶液C中滴加NH4SCN溶液可以检验某种阳离子的存在,请设计实验检验溶液C中另一种金属阳离子的实验方案_______ 。
Ⅱ、含氮物质被广泛应用于化肥、制药、合成纤维等化工行业造福人类,但如果使用或处理不当,也会对环境造成影响。如何合理地使用含氮物质,是化学学科肩负的重要社会责任。请根据所学知识解答下列问题:
(4)利用甲烷催化还原氮氧化物。已知:
ⅠCH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-574kJ/mol
ⅡCH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-867kJ/mol
则CH4将NO还原为N2的热化学方程式为_______ 。
(5)在3.0L密闭容器中通入1molCH4和2molNO2,在一定温度下进行反应Ⅱ,反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表:
由表中数据计算,0~4min内v(NO2)=_______ mol·L-1·min-1,该温度下的平衡常数K=_______ 。
请回答下列问题:
(1)X的化学式
(2)磁性固体B与稀硫酸反应的离子方程式
(3)溶液C中滴加NH4SCN溶液可以检验某种阳离子的存在,请设计实验检验溶液C中另一种金属阳离子的实验方案
Ⅱ、含氮物质被广泛应用于化肥、制药、合成纤维等化工行业造福人类,但如果使用或处理不当,也会对环境造成影响。如何合理地使用含氮物质,是化学学科肩负的重要社会责任。请根据所学知识解答下列问题:
(4)利用甲烷催化还原氮氧化物。已知:
ⅠCH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-574kJ/mol
ⅡCH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-867kJ/mol
则CH4将NO还原为N2的热化学方程式为
(5)在3.0L密闭容器中通入1molCH4和2molNO2,在一定温度下进行反应Ⅱ,反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表:
反应时间t/min | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 |
总压强p/kPa | 4.80 | 5.44 | 5.76 | 5.92 | 6.00 | 6.00 |
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解答题-工业流程题
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【推荐2】金属钛被称为铁和铝之后崛起的第三金属,它是空间技术、航海、化工、医疗上不可缺少的材料。
I、工业上用钛矿石(FeTiO3,含FeO、Al2O3、SiO2等杂质)经过下述反应制得:
其中,步骤②发生的反应为:2H2SO4+FeTiO3=TiOSO4+FeSO4+2H2O。
(1)净化钛矿石时,是否需要除去杂质FeO?答:_________ (填“需要”或“不需要”)
(2)净化钛矿石时,需用浓氢氧化钠溶液来处理,写出该过程中发生反应的离子方程式____________ 。
II、为了提高资源的利用率,减少环境污染,可将氯碱厂、炼钛厂和甲醇厂组成产业链,其关系如下图所示。
(3)写出钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程式_________________________ 。
(4)已知:①Mg(s)+Cl2(g)=MgCl2(s) △H=一641 kJ·mol-1
②Ti(s)+Cl2(g)=TiCl4(l) △H=一385 kJ·mol-1
则Mg 与TiCl4反应的热化学方程式为_________________________________ ,
该反应在氩气氛中进行的理由是________________________________ 。
(5)在上述产业链中,合成192 t 甲醇理论上需额外补充H2__________ t (不考虑生产过程中物质的任何损失)。
I、工业上用钛矿石(FeTiO3,含FeO、Al2O3、SiO2等杂质)经过下述反应制得:
其中,步骤②发生的反应为:2H2SO4+FeTiO3=TiOSO4+FeSO4+2H2O。
(1)净化钛矿石时,是否需要除去杂质FeO?答:
(2)净化钛矿石时,需用浓氢氧化钠溶液来处理,写出该过程中发生反应的离子方程式
II、为了提高资源的利用率,减少环境污染,可将氯碱厂、炼钛厂和甲醇厂组成产业链,其关系如下图所示。
(3)写出钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程式
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则Mg 与TiCl4反应的热化学方程式为
该反应在氩气氛中进行的理由是
(5)在上述产业链中,合成192 t 甲醇理论上需额外补充H2
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐3】“绿水青山就是金山银山”,运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
(1)汽车是近代重要的交通运输工具,随着汽车量的激增,汽车尾气造成的环境污染也日益严重。汽车尾气中的有害成分主要有CO、NO、SO2、颗粒物和臭氧等。
①汽车尾气中NO生成过程中的能量变化如图所示。1 mol N2和1 mol O2完全反应生成NO会_______ (填“吸收”或“放出”)_______ kJ能量。
②一种新型催化剂用于NO和CO的反应:NO+2CO2CO2+N2为了测定在某种催化剂作用下该反应的反应速率,在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如下表:
前2 s内的平均反应速率v(N2)=_______ 。(保留小数点后一位)
③在容积固定的绝热容器中发生反应2NO+2CO2CO2+N2,下列能说明该反应已达到平衡状态的是_______ (填标号)
A.容器内混合气体温度不再变化 B.容器内的气体压强保持不变
C.2v逆(NO)=v正(N2) D.容器内混合气体密度保持不变
(2)煤燃烧排放的烟气中含有SO2和NO2,会形成酸雨,污染大气。
①NaClO2溶液在碱性条件下可对烟气进行脱硫、脱硝,效果非常好。完成下列对烟气脱氮过程的离子方程式:_______
_______+_______NO+__________=_______Cl-+_______+______________。
②针对含SO2的工业废气可以采用“钙基固硫法”。例如将生石灰与含硫的煤混合后再燃烧,可以将SO2最终转化为CaSO4,请写出生石灰将SO2转化为CaSO4的反应的化学方程式:_______
③将SO2转化为重要的化工原料H2SO4的原理示意图如图。
催化剂a表面的电极反应式为_______ 。若得到的硫酸质量分数仍为49%,则理论上参加反应的SO2与加入的H2O的质量比为_______ 。
(1)汽车是近代重要的交通运输工具,随着汽车量的激增,汽车尾气造成的环境污染也日益严重。汽车尾气中的有害成分主要有CO、NO、SO2、颗粒物和臭氧等。
①汽车尾气中NO生成过程中的能量变化如图所示。1 mol N2和1 mol O2完全反应生成NO会
②一种新型催化剂用于NO和CO的反应:NO+2CO2CO2+N2为了测定在某种催化剂作用下该反应的反应速率,在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如下表:
时间/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
c(NO)/(10-4 mol·L-1) | 10 | 4.5 | 2.5 | 1.5 | 1.0 | 1.0 |
c(CO)/(10-3 mol·L-1) | 3.60 | 3.05 | 2.85 | 2.75 | 2.70 | 2.70 |
前2 s内的平均反应速率v(N2)=
③在容积固定的绝热容器中发生反应2NO+2CO2CO2+N2,下列能说明该反应已达到平衡状态的是
A.容器内混合气体温度不再变化 B.容器内的气体压强保持不变
C.2v逆(NO)=v正(N2) D.容器内混合气体密度保持不变
(2)煤燃烧排放的烟气中含有SO2和NO2,会形成酸雨,污染大气。
①NaClO2溶液在碱性条件下可对烟气进行脱硫、脱硝,效果非常好。完成下列对烟气脱氮过程的离子方程式:
_______+_______NO+__________=_______Cl-+_______+______________。
②针对含SO2的工业废气可以采用“钙基固硫法”。例如将生石灰与含硫的煤混合后再燃烧,可以将SO2最终转化为CaSO4,请写出生石灰将SO2转化为CaSO4的反应的化学方程式:
③将SO2转化为重要的化工原料H2SO4的原理示意图如图。
催化剂a表面的电极反应式为
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐1】随着各国CO2排放,温室气体猛增,对生命系统形成威胁。在这一背景下,我国力争于2030年前做到碳达峰,2060年前实现碳中和。目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇从而达到降低大气中CO2含量的目的。
为探究该反应原理,进行如下实验:在容积为1L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,在500℃下发生发应:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+ H2O(g)。实验测得CO2和CH3OH(g)的物质的量浓度(c)随时间变化如图1所示:
(1)从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=______ 。
(2)500℃该反应的平衡常数为___________ (结果保留一位小数)。图2是改变温度时化学反应速率随时间变化的示意图,若降低温度到400℃进行,达平衡时,K值__________ (填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)在此反应体系中,下列说法错误的是______ (填序号)。
(4)下列措施中不能使CO2的平衡转化率增大的是__________ (填序号)。
A.在原容器中再充入1 mol H2 B.在原容器中再充入1 mol CO2
C.缩小容器的容积 D.将水蒸气从体系中分离出
E.使用更有效的催化剂
(5)500℃条件下,测得某时刻,CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)和H2O(g)的浓度均为0.4 mol·L-1,则此时v(正)___________ v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
(6)研究表明,CO2与H2在催化剂作用下合成CH3OH时会发生副反应:
CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+ H2O(g) ΔH> 0
将一定量的CO2和H2通入刚性的密闭容器中,CO2的平衡转化率和甲醇的选择率随温度的变化趋势如图所示:
已知:CH3OH的选择性χ=×100%
随着温度的升高,CO2的平衡转化率增加但甲醇的选择率降低,请分析其原因:__________ 。
为探究该反应原理,进行如下实验:在容积为1L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,在500℃下发生发应:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+ H2O(g)。实验测得CO2和CH3OH(g)的物质的量浓度(c)随时间变化如图1所示:
(1)从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=
(2)500℃该反应的平衡常数为
(3)在此反应体系中,下列说法错误的是______ (填序号)。
A.若气体的平均相对分子质量保持不变,说明反应体系已达平衡 |
B.升高温度可使该反应的正反应速率增大,逆反应速率减小 |
C.温度越低越有利于该反应的进行,从而提高甲醇的产量 |
D.使用高效催化剂,可降低反应的活化能,增大活化分子百分数 |
A.在原容器中再充入1 mol H2 B.在原容器中再充入1 mol CO2
C.缩小容器的容积 D.将水蒸气从体系中分离出
E.使用更有效的催化剂
(5)500℃条件下,测得某时刻,CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)和H2O(g)的浓度均为0.4 mol·L-1,则此时v(正)
(6)研究表明,CO2与H2在催化剂作用下合成CH3OH时会发生副反应:
CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+ H2O(g) ΔH> 0
将一定量的CO2和H2通入刚性的密闭容器中,CO2的平衡转化率和甲醇的选择率随温度的变化趋势如图所示:
已知:CH3OH的选择性χ=×100%
随着温度的升高,CO2的平衡转化率增加但甲醇的选择率降低,请分析其原因:
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解答题-原理综合题
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适中
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解题方法
【推荐2】甲醇(CH3OH)的合成与应用具有广阔的发展前景。
(1)工业上通过CO和H2来制备CH3OH:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH=-99kJ·mol-1,若将1molCO和3molH2混合后充分反应,放出的热量___________ 99kJ。(填“>”、“=”或“<”)
(2)工业上还可以通过CO2(g)与H2(g)反应制备CH3OH(g):CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0
①保持温度不变,向2L恒容密闭容器中充入2molCO2和6molH2,能说明该反应已达平衡状态的是___________ (填字母)。
a.c(CH3OH)=c(H2O) b.容器内压强保持不变 c.3v逆(H2)=v正(CH3OH)
②在2L恒容密闭容器中,反应过程中反应物和生成物的物质的量数据见下表:
0~5min内的平均反应速率v(CH3OH)=___________ ;反应达平衡时,c(CO2)︰c(CH3OH)=___________ 。
③向恒容密闭容器中充入一定量CO2和H2,在不同催化剂作用下合成甲醇,反应进行相同时间后(均未达到化学平衡状态),CO2的转化率随反应温度的变化如图所示。其中a点CO2的转化率高于b点的原因是__________ 。
(3)“甲醇-氧气”燃料电池装置示意图如图所示。
①甲醇水溶液加入的电极是燃料电池的___________ 极(填“正”或“负”)。
②该燃料电池的正极反应式为:___________ 。
(1)工业上通过CO和H2来制备CH3OH:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH=-99kJ·mol-1,若将1molCO和3molH2混合后充分反应,放出的热量
(2)工业上还可以通过CO2(g)与H2(g)反应制备CH3OH(g):CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0
①保持温度不变,向2L恒容密闭容器中充入2molCO2和6molH2,能说明该反应已达平衡状态的是
a.c(CH3OH)=c(H2O) b.容器内压强保持不变 c.3v逆(H2)=v正(CH3OH)
②在2L恒容密闭容器中,反应过程中反应物和生成物的物质的量数据见下表:
反应时间 | CO2(mol) | H2(mol) | CH3OH(mol) |
0min | 2 | 6 | 0 |
5min | 1 | ||
15min | 1.5 | ||
20min | 1.5 |
③向恒容密闭容器中充入一定量CO2和H2,在不同催化剂作用下合成甲醇,反应进行相同时间后(均未达到化学平衡状态),CO2的转化率随反应温度的变化如图所示。其中a点CO2的转化率高于b点的原因是
(3)“甲醇-氧气”燃料电池装置示意图如图所示。
①甲醇水溶液加入的电极是燃料电池的
②该燃料电池的正极反应式为:
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【推荐3】汽车尾气用表示是空气污染源之一。CO催化还原是减少汽车尾气污染的有效方法。CO催化还原的能量变化如图所示:
该过程的催化剂是________ ,热化学方程式为________ 。
在体积均为1L的密闭容器中,恒温、起始,绝热两个容器中分别加入。、和催化剂。实验测得A、B容器中的转化率随时间的变化关系如图所示:
①B容器中的转化率随时间的变化关系是图中的________ 曲线。
②b曲线对应容器中前200s的平均反应速率________ 。
③500℃该反应的化学平衡常数________ 。保留两位小数
④要缩短b曲线对应容器达到平衡的时间,但不改变的平衡转化率,可采取的措施有________ 、________ 。
⑤实验测定该反应的反应速率分别是正、逆反应速率常数,c为物质的量浓度。计算M处的________ 。
以、为原料,以熔融为电解质,采用电解法可以制取新型硝化剂。写出电解时阳极的电极反应式________ 。
该过程的催化剂是
在体积均为1L的密闭容器中,恒温、起始,绝热两个容器中分别加入。、和催化剂。实验测得A、B容器中的转化率随时间的变化关系如图所示:
①B容器中的转化率随时间的变化关系是图中的
②b曲线对应容器中前200s的平均反应速率
③500℃该反应的化学平衡常数
④要缩短b曲线对应容器达到平衡的时间,但不改变的平衡转化率,可采取的措施有
⑤实验测定该反应的反应速率分别是正、逆反应速率常数,c为物质的量浓度。计算M处的
以、为原料,以熔融为电解质,采用电解法可以制取新型硝化剂。写出电解时阳极的电极反应式
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