“氢经济”是“双碳”转型中非常关键的一环。大量安全制氢是关键技术之一。
方法一:工业上常用甲烷、水蒸气重整制备氢气,体系中发生如下反应:
反应①
反应②
(1)下列操作中,能提高平衡转化率的是_____。(双选)
(2)恒温条件下,1L密闭容器中,和反应达平衡时,的转化率为,的物质的量为,则反应①的平衡常数_____ 。(用、表示)
方法二:用与制备可以同时实现资源化利用,其反应历程如下:
反应①
反应②
已知:为吸附型活性炭。
(3)使用不同催化剂时,相同时间内测得的转化率随温度的变化如下图所示:
催化效果最佳的是催化剂_____ (选填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”),b点的_____ (选填“>”、“<”或“=”),c点转化率比a点低的可能原因是_____ 。(任写一点)
方法一:工业上常用甲烷、水蒸气重整制备氢气,体系中发生如下反应:
反应①
反应②
(1)下列操作中,能提高平衡转化率的是_____。(双选)
A.增大的浓度 | B.分离出 |
C.恒温恒压下通入惰性气体 | D.加入催化剂 |
(2)恒温条件下,1L密闭容器中,和反应达平衡时,的转化率为,的物质的量为,则反应①的平衡常数
方法二:用与制备可以同时实现资源化利用,其反应历程如下:
反应①
反应②
已知:为吸附型活性炭。
(3)使用不同催化剂时,相同时间内测得的转化率随温度的变化如下图所示:
催化效果最佳的是催化剂
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更新时间:2023-12-16 12:45:08
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【推荐1】氢能是一种公认的高热值清洁能源,目前世界各国正致力于将高污染高排放的碳能源,过渡成清洁高效低排放的氢能源。
(1)我国氢气的主要来源是焦炉气制氢,所制得的氢气含有较多的CO和H2S,干法脱硫是用氧化铁将硫元素转化为硫化铁。干法脱硫的反应方程式为_______ 。
(2)我国科研人员用木屑水蒸气气化制取氢燃料,在一定条件下,反应器中存在的主要反应如下:
I.C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH1
II.C(s)+2H2(g) CH4(g) ΔH2
III.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH3
IV.CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) ΔH4
①为研究反应II的热效应,以0.1molC(s)、0.2molH2(g)或0.1molCH4(g)为初始原料,在1023K、100kPa条件下,分别在恒压容器中进行反应。达平衡时,以C(s)、H2(g)为原料,体系向环境放热akJ;以CH4(g)为原料,体系从环境吸热bkJ。忽略副反应热效应,则反应II焓变ΔH2(1023K、100kPa)=_______ 。
研究表明CaO的添加量按照CaO中所含的Ca和木屑所含C的物质的量比 确定,在750℃,控制水蒸气流量为定值,探究催化剂的催化效果,结果如下表所示。
②由0到0.5时,H2的体积分数显著增加的原因_______ 。
③随着反应的进行,发现CaO的吸收能力逐渐降低,原因是_______ 。
④750℃,=1.0,假设各反应达平衡后气体组成如上表,平衡总压为P MPa,则反应I的压强平衡常数KP=_______ MPa(保留1位小数)。
(3)将氢气储存于液体燃料中,可以解决氢气的安全高效存储和运输。由于甲醇具有单位体积储氢量高、活化温度低等优点,是理想的液体储氢分子。我国学者构建一种双功能结构的催化剂,反应过程中,在催化剂的表面同时活化水和甲醇。下图是甲醇脱氢转化的反应历程(TS表示过渡态)。
根据上图判断甲醇脱氢反应中断裂的化学键是_______ 。
(1)我国氢气的主要来源是焦炉气制氢,所制得的氢气含有较多的CO和H2S,干法脱硫是用氧化铁将硫元素转化为硫化铁。干法脱硫的反应方程式为
(2)我国科研人员用木屑水蒸气气化制取氢燃料,在一定条件下,反应器中存在的主要反应如下:
I.C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH1
II.C(s)+2H2(g) CH4(g) ΔH2
III.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH3
IV.CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) ΔH4
①为研究反应II的热效应,以0.1molC(s)、0.2molH2(g)或0.1molCH4(g)为初始原料,在1023K、100kPa条件下,分别在恒压容器中进行反应。达平衡时,以C(s)、H2(g)为原料,体系向环境放热akJ;以CH4(g)为原料,体系从环境吸热bkJ。忽略副反应热效应,则反应II焓变ΔH2(1023K、100kPa)=
研究表明CaO的添加量按照CaO中所含的Ca和木屑所含C的物质的量比 确定,在750℃,控制水蒸气流量为定值,探究催化剂的催化效果,结果如下表所示。
n(Ca)/n(C) | 气体体积分数/% | 转化率/% | |||
H2 | CO | CO2 | CH4 | ||
0 | 45.58 | 22.70 | 22.37 | 7.54 | 61.22 |
0.5 | 52.95 | 21.74 | 19.11 | 5.14 | 56.59 |
1.0 | 58.62 | 22.37 | 12.60 | 5.31 | 61.42 |
②由0到0.5时,H2的体积分数显著增加的原因
③随着反应的进行,发现CaO的吸收能力逐渐降低,原因是
④750℃,=1.0,假设各反应达平衡后气体组成如上表,平衡总压为P MPa,则反应I的压强平衡常数KP=
(3)将氢气储存于液体燃料中,可以解决氢气的安全高效存储和运输。由于甲醇具有单位体积储氢量高、活化温度低等优点,是理想的液体储氢分子。我国学者构建一种双功能结构的催化剂,反应过程中,在催化剂的表面同时活化水和甲醇。下图是甲醇脱氢转化的反应历程(TS表示过渡态)。
根据上图判断甲醇脱氢反应中断裂的化学键是
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
【推荐2】I.以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:
反应I:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.5kJ•mol-1
反应II:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH2
反应III:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3>0
回答下列问题:
(1)已知反应II低温下自发,则ΔH2____ 0kJ•mol-1(填“﹥”或“﹤”)。
(2)一定条件下,向体积一定的恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生上述反应,达到平衡时,测定CO2的平衡转化率为60%,CH3OH选择性为50%,求此温度下反应III的平衡常数K=___ 。(CH3OH选择性=×100%)
(3)不同压强下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料,实验测定CH3OH的平衡产率(图甲)随温度的变化关系如图所示。
①图甲中,压强p1、p2、p3由大到小的顺序为___ ;
②图甲中,一定压强下,CH3OH的平衡产率随温度升高而下降的原因是___ 。
II.(4)某课题组利用CO2在Ni粉催化氢化制甲烷的研究过程如下:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)。反应结束后,气体中检测到CH4、H2、CO2、H2O外,还检测到HCOOH。CH4、HCOOH、H2的产量和镍粉用量的关系如图所示(仅改变镍粉用量,其他条件不变)
已知:HCOOH是CO2转化为CH4的中间体,即:CO2HCOOHCH4。下列说法正确的是___ (填字母)
A.镍粉反应I和II的催化剂 B.镍粉仅为反应II的催化剂。
C.反应I的活化能大于反应II的活化能 D.增大CO2浓度有利于提高CO2平衡转化率
反应I:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.5kJ•mol-1
反应II:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH2
反应III:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3>0
回答下列问题:
(1)已知反应II低温下自发,则ΔH2
(2)一定条件下,向体积一定的恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生上述反应,达到平衡时,测定CO2的平衡转化率为60%,CH3OH选择性为50%,求此温度下反应III的平衡常数K=
(3)不同压强下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料,实验测定CH3OH的平衡产率(图甲)随温度的变化关系如图所示。
①图甲中,压强p1、p2、p3由大到小的顺序为
②图甲中,一定压强下,CH3OH的平衡产率随温度升高而下降的原因是
II.(4)某课题组利用CO2在Ni粉催化氢化制甲烷的研究过程如下:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)。反应结束后,气体中检测到CH4、H2、CO2、H2O外,还检测到HCOOH。CH4、HCOOH、H2的产量和镍粉用量的关系如图所示(仅改变镍粉用量,其他条件不变)
已知:HCOOH是CO2转化为CH4的中间体,即:CO2HCOOHCH4。下列说法正确的是
A.镍粉反应I和II的催化剂 B.镍粉仅为反应II的催化剂。
C.反应I的活化能大于反应II的活化能 D.增大CO2浓度有利于提高CO2平衡转化率
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解答题-实验探究题
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(0.4)
【推荐3】3-丁酮酸乙酯在有机合成中用途极广,广泛用于药物合成,还用作食品的着香剂。其相对分子质量为130,常温下为无色液体,沸点 181℃,受热温度超过95℃摄氏度时就会分解;易溶于水,与乙醇、乙酸乙酯等有机试剂以任意比混溶;实验室可用以乙酸乙酯和金属钠为原料制备。乙酸乙酯 相对分子质量为88,常温下为无色易挥发液体,微溶于水,沸点77℃。
【反应原理】
【实验装置】
【实验步骤】
1.加热反应:向反应装置中加入32 mL(28.5g,0.32mol)乙酸乙酯、少量无水乙醇、1.6 g(0.07mol)切细的金属钠,微热回流1.5~3小时,直至金属钠消失。
2.产物后处理:冷却至室温,卸下冷凝管,将烧瓶浸在冷水浴中,在摇动下缓慢的加入32 mL 30%醋酸水溶液,使反应液分层。用分液漏斗分离出酯层。酯层用5%碳酸钠溶液洗涤,有机层放入干燥的锥形瓶中,加入无水碳酸钾至液体澄清。
3.蒸出未反应的乙酸乙酯:将反应液在常压下蒸馏至100℃。然后改用减压蒸馏,得到产品2.0g。
回答下列问题:
(1)从反应原理看,无水乙醇的作用是_____________ 。
(2)反应装置中加干燥管是为了__________ 。两个装置中冷凝管的作用__________ (填“相同”或“不相同”),冷却水进水口分别为__________ 和_____________ (填图中的字母)。
(3)产物后处理中,滴加稀醋酸的目的是__________ ,稀醋酸不能加多了,原因是___________ 。用分液漏斗分离出酯层的操作叫____________ 。碳酸钠溶液洗涤的目的是_________________ 。加碳酸钾的目的是______________ 。
(4)采用减压蒸馏的原因是_______________ 。
(5)本实验所得到的3-丁酮酸乙酯产率是_____________ (填正确答案标号)。
【反应原理】
【实验装置】
【实验步骤】
1.加热反应:向反应装置中加入32 mL(28.5g,0.32mol)乙酸乙酯、少量无水乙醇、1.6 g(0.07mol)切细的金属钠,微热回流1.5~3小时,直至金属钠消失。
2.产物后处理:冷却至室温,卸下冷凝管,将烧瓶浸在冷水浴中,在摇动下缓慢的加入32 mL 30%醋酸水溶液,使反应液分层。用分液漏斗分离出酯层。酯层用5%碳酸钠溶液洗涤,有机层放入干燥的锥形瓶中,加入无水碳酸钾至液体澄清。
3.蒸出未反应的乙酸乙酯:将反应液在常压下蒸馏至100℃。然后改用减压蒸馏,得到产品2.0g。
回答下列问题:
(1)从反应原理看,无水乙醇的作用是
(2)反应装置中加干燥管是为了
(3)产物后处理中,滴加稀醋酸的目的是
(4)采用减压蒸馏的原因是
(5)本实验所得到的3-丁酮酸乙酯产率是
A.10% | B.22% | C.19% | D.40% |
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解答题-原理综合题
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(0.4)
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解题方法
【推荐1】CO、NO2等有毒气体的转化以及氮的化合物合成、应用及氮的固定一直是科学研究的热点。
(1)以CO2与NH3为原料合成化肥尿素[CO(NH2)2]的主要反应如下:
①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s) △H= -159.47kJ·mol-1
②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H=akJ·mol-1
③2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H= -86.98kJ·mol-1
则a=_______ 。
(2)反应2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(1)+H2O(g),在合成塔中进行。右图中I、II、III三条曲线为合成塔中按不同氨碳比和水碳比投料时二氧化碳转化率的情况。曲线I、II、III水碳比的数值分别为:
I.0.6~0.7 II.1~1.1 III.1.5~1.61
生产中应选用水碳比的数值为__________ (选填序号)。
(3)4CO(g)+2NO2(g) 4CO2(g)+N2(g) ΔH=-1200 kJ·mol-1 ,对于该反应,温度不同(T2>T1)、其他条件相同时,下列图象正确的是_____ (填代号)。
(4)用活性炭还原法也可以处理氮氧化物,某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO,发生反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g) ΔH在T1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的量浓度如下:
①30min后,只改变某一条件,根据上表的数据判断改变的条件可能是_______ (填字母代号)。
a.加入一定量的活性炭 b.通入一定量的NO
c.适当缩小容器的体积 d.加入合适的催化剂
②若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5:3:3,则达到新平衡时NO的转化率_________ (填“升高”或“降低”),ΔH___________ 0(填“>”或“<”).
(5)一种氨燃料电池,使用的电解质溶液是2mol/L的KOH溶液。电池反应为:4NH3+3O2=2N2+6H2O;请写出通入a气体一极的电极反应式为____________________
(1)以CO2与NH3为原料合成化肥尿素[CO(NH2)2]的主要反应如下:
①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s) △H= -159.47kJ·mol-1
②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H=akJ·mol-1
③2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H= -86.98kJ·mol-1
则a=
(2)反应2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(1)+H2O(g),在合成塔中进行。右图中I、II、III三条曲线为合成塔中按不同氨碳比和水碳比投料时二氧化碳转化率的情况。曲线I、II、III水碳比的数值分别为:
I.0.6~0.7 II.1~1.1 III.1.5~1.61
生产中应选用水碳比的数值为
(3)4CO(g)+2NO2(g) 4CO2(g)+N2(g) ΔH=-1200 kJ·mol-1 ,对于该反应,温度不同(T2>T1)、其他条件相同时,下列图象正确的是
(4)用活性炭还原法也可以处理氮氧化物,某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO,发生反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g) ΔH在T1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的量浓度如下:
时间/min 浓度/(mol/L) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
NO | 1.0 | 0.58 | 0.40 | 0.40 | 0.48 | 0.48 |
N2 | 0 | 0.21 | 0.30 | 0.30 | 0.36 | 0.36 |
CO2 | 0 | 0.21 | 0.30 | 0.30 | 0.36 | 0.36 |
a.加入一定量的活性炭 b.通入一定量的NO
c.适当缩小容器的体积 d.加入合适的催化剂
②若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5:3:3,则达到新平衡时NO的转化率
(5)一种氨燃料电池,使用的电解质溶液是2mol/L的KOH溶液。电池反应为:4NH3+3O2=2N2+6H2O;请写出通入a气体一极的电极反应式为
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解答题-原理综合题
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(0.4)
解题方法
【推荐2】研究CO2氧化C2H6制C2H4对资源综合利用有重要意义。
相关的主要化学反应有:
Ⅰ.C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g) ΔH1=136 kJ·mol−1
Ⅱ.C2H6(g)+CO2(g)=C2H4(g)+H2O(g)+CO(g) ΔH2=177 kJ·mol−1
Ⅲ.C2H6(g)+2CO2(g)=4CO(g)+3H2(g) ΔH3
Ⅳ.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH4=41 kJ·mol−1
已知:298K时,相关物质的相对能量(如图)。可根据相关物质的相对能量计算反应或变化的ΔH(ΔH随温度变化可忽略)。
例如:H2O(g)=H2O(l) ΔH4=(−286 kJ·mol−1)-(−242 kJ·mol−1)=−44 kJ·mol−1。
请回答:
(1)①根据相关物质的相对能量计算ΔH3=___________ kJ·mol−1。
②下列描述正确的是___________ 。
A.升高温度反应Ⅰ的平衡常数增大
B.加压有利于反应Ⅰ、Ⅱ的平衡正向移动
C.反应Ⅲ有助于乙烷脱氢,有利于乙烯生成
D.恒温恒压下通水蒸气,反应Ⅳ的平衡逆向移动
(2)①CO2和C2H6按物质的量1∶1投料,在923 K和保持总压恒定的条件下,研究催化剂X对“CO2氧化C2H6制C2H4”的影响,所得实验数据如下表:
结合具体反应分析,在催化剂X作用下,CO2氧化C2H6的主要产物是___________ (填化学式),判断依据是___________ 。
②采用选择性膜技术(可选择性地让某气体通过而离开体系)可提高C2H4的选择性(生成C2H4的物质的量与消耗C2H6的物质的量之比)。在773 K,乙烷平衡转化率为9.1%,保持温度和其他实验条件不变,采用选择性膜技术,乙烷转化率可提高到11.0%。结合具体反应说明乙烷转化率增大的原因是___________ 。
相关的主要化学反应有:
Ⅰ.C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g) ΔH1=136 kJ·mol−1
Ⅱ.C2H6(g)+CO2(g)=C2H4(g)+H2O(g)+CO(g) ΔH2=177 kJ·mol−1
Ⅲ.C2H6(g)+2CO2(g)=4CO(g)+3H2(g) ΔH3
Ⅳ.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH4=41 kJ·mol−1
已知:298K时,相关物质的相对能量(如图)。可根据相关物质的相对能量计算反应或变化的ΔH(ΔH随温度变化可忽略)。
例如:H2O(g)=H2O(l) ΔH4=(−286 kJ·mol−1)-(−242 kJ·mol−1)=−44 kJ·mol−1。
请回答:
(1)①根据相关物质的相对能量计算ΔH3=
②下列描述正确的是
A.升高温度反应Ⅰ的平衡常数增大
B.加压有利于反应Ⅰ、Ⅱ的平衡正向移动
C.反应Ⅲ有助于乙烷脱氢,有利于乙烯生成
D.恒温恒压下通水蒸气,反应Ⅳ的平衡逆向移动
(2)①CO2和C2H6按物质的量1∶1投料,在923 K和保持总压恒定的条件下,研究催化剂X对“CO2氧化C2H6制C2H4”的影响,所得实验数据如下表:
催化剂 | 转化率C2H6/% | 转化率CO2/% | 产率C2H4/% |
催化剂X | 19.0 | 37.6 | 3.3 |
②采用选择性膜技术(可选择性地让某气体通过而离开体系)可提高C2H4的选择性(生成C2H4的物质的量与消耗C2H6的物质的量之比)。在773 K,乙烷平衡转化率为9.1%,保持温度和其他实验条件不变,采用选择性膜技术,乙烷转化率可提高到11.0%。结合具体反应说明乙烷转化率增大的原因是
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(0.4)
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解题方法
【推荐3】焦炭与CO、H2均是重要的能源,也是重要的化工原料。
已知C、H2、CO的燃烧热分别为-393.5 kJ·mol-1、-285.8kJ·mol-1、-283 kJ·mol-1,又知水的气化热为+44 kJ/mol。
(1)①焦炭与水蒸气反应生成CO、H2的热化学方程式为___________________ 。
②若将足量焦炭与2mol水蒸气充分反应,当吸收能量为191.7kJ时,则此时H2O(g)的转化率为_________________ 。
(2)将焦炭与水蒸气置于容积为2L的密闭容器中发生反应:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),其中H2O、CO的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
①第一个平衡时段的平衡常数是______________ ,若反应进行到2 min时,改变了温度,使曲线发生如图所示的变化,则温度变化为___________ (填“升温”或“降温”)。
②反应至5 min时,若也只改变了某一个条件,使曲线发生如图所示的变化,该条件可能是下述中的____ 。
a.增加了C b.增加了水蒸气 c.降低了温度 d.增加了压强
(3)若以CO、O2、K2CO3等构成的熔融盐电池为动力,电解400mL饱和食盐水,则电解反应的总方程式为______________________ ,当有5.6g燃料被消耗时,电解池中溶液的pH=__________ (忽略溶液的体积变化,不考虑能量的其它损耗)。
已知C、H2、CO的燃烧热分别为-393.5 kJ·mol-1、-285.8kJ·mol-1、-283 kJ·mol-1,又知水的气化热为+44 kJ/mol。
(1)①焦炭与水蒸气反应生成CO、H2的热化学方程式为
②若将足量焦炭与2mol水蒸气充分反应,当吸收能量为191.7kJ时,则此时H2O(g)的转化率为
(2)将焦炭与水蒸气置于容积为2L的密闭容器中发生反应:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),其中H2O、CO的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
①第一个平衡时段的平衡常数是
②反应至5 min时,若也只改变了某一个条件,使曲线发生如图所示的变化,该条件可能是下述中的
a.增加了C b.增加了水蒸气 c.降低了温度 d.增加了压强
(3)若以CO、O2、K2CO3等构成的熔融盐电池为动力,电解400mL饱和食盐水,则电解反应的总方程式为
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解答题-工业流程题
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(0.4)
【推荐1】镁在工业、医疗等领域均有重要用途。某化学小组利用硼砂工厂的固体废弃物(主要含有MgCO3、MgSiO3、Al2O3和Fe2O3等),设计了回收其中镁的工艺流程:
(1)酸浸前,将固体废弃物研磨的目的是_______ ,为达到此目的,还可以采取的措施是_____ (任写一条)。
(2)酸浸时,生成滤渣I的离子方程式为_________ 。
(3)第一次调节pH的目的是_____ 。当加入氨水使Al3+开始沉淀时,溶液中c(Fe3+)/c(Al3+)为 _________ 。已知Ksp[Fe(OH)3 ]=4×10-38,Ksp[Al(OH)3 ]=1×10-33.
(4)设计简单方案分离滤渣2,简述实验过程:______ 。
(5)滤液3中可回收利用的物质主要是_____ (填化学式),其阳离子的电子式为 _______ 。
(6)写出工业上从滤渣3中获得镁锭的所有反应的化学方程式:_______ 。
(1)酸浸前,将固体废弃物研磨的目的是
(2)酸浸时,生成滤渣I的离子方程式为
(3)第一次调节pH的目的是
(4)设计简单方案分离滤渣2,简述实验过程:
(5)滤液3中可回收利用的物质主要是
(6)写出工业上从滤渣3中获得镁锭的所有反应的化学方程式:
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解答题-原理综合题
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(0.4)
解题方法
【推荐2】化学与生产、生活密切相关,请回答以下问题。
(1)甲醇可以与水蒸气重整制备氢气。重整过程发生的反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3,其中K2、K3随温度变化如下表所示:
①反应Ⅱ能够自发进行的条件是___________ (填“低温”“高温”或“任何温度”),___________ (填“<”“>”或“=”)。
②在恒温恒容条件下,可以判断反应Ⅰ已经达到化学平衡的是___________ (填标号)。
A.容器中混合气体的压强不变 B.
C.容器中CH3OH的体积分数不变 D.容器中混合气体的密度不变
(2)已知。一定温度下,向容积为2L的容器中充入2molPCl3和1molCl2,一段时间后反应达到平衡状态,不同时刻容器中PCl5的物质的量如表所示:
①0~50s内PCl3的平均反应速率为___________ 。
②该温度下,反应的平衡常数为___________ (用分数表示)。
③在起始温度相同时,在甲、乙(容积均为2L)两个容器中发生反应:
,甲容器为绝热容器,乙容器为恒温容器且各反应物起始物质的量相同,反应一段时间后,相对于乙容器而言,甲容器中PCl3的浓度迅速减小的原因是___________ 。
(3)氯化水解法生产三氯氧磷(POCl3)的废水中主要含有H3PO4、H3PO3等,可先加入适量漂白粉,再加入生石灰调节pH,将磷元素转化为磷酸的钙盐沉淀并回收。
①在沉淀前先加入适量漂白粉的作用为___________ 。
②写出POCl3水解生成H3PO4的化学反应方程式:___________ 。
(1)甲醇可以与水蒸气重整制备氢气。重整过程发生的反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3,其中K2、K3随温度变化如下表所示:
温度 | 125℃ | 225℃ | 325℃ |
K2 | 0.5535 | 185.8 | 9939.5 |
K3 | 1577 | 137.5 | 28.14 |
②在恒温恒容条件下,可以判断反应Ⅰ已经达到化学平衡的是
A.容器中混合气体的压强不变 B.
C.容器中CH3OH的体积分数不变 D.容器中混合气体的密度不变
(2)已知。一定温度下,向容积为2L的容器中充入2molPCl3和1molCl2,一段时间后反应达到平衡状态,不同时刻容器中PCl5的物质的量如表所示:
t/s | 0 | 50 | 150 | 250 | 350 |
n(PCl5)/mol | 0 | 0.24 | 0.36 | 0.40 | 0.40 |
②该温度下,反应的平衡常数为
③在起始温度相同时,在甲、乙(容积均为2L)两个容器中发生反应:
,甲容器为绝热容器,乙容器为恒温容器且各反应物起始物质的量相同,反应一段时间后,相对于乙容器而言,甲容器中PCl3的浓度迅速减小的原因是
(3)氯化水解法生产三氯氧磷(POCl3)的废水中主要含有H3PO4、H3PO3等,可先加入适量漂白粉,再加入生石灰调节pH,将磷元素转化为磷酸的钙盐沉淀并回收。
①在沉淀前先加入适量漂白粉的作用为
②写出POCl3水解生成H3PO4的化学反应方程式:
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解答题-工业流程题
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐3】二氧化锰无论在实验室还是在生产、生活中均有广泛应用,制备方法有多种。
I.工业上可以用制备对苯二酚的废液为原料生产二氧化锰。此工艺对节约资源、保护环境、提高经济效益有着重要意义。经分析知该废液中含有硫酸锰、硫酸铵、硫酸以及Fe2+、Co2+、Ni2+等金属离子。以此为原料制备化学二氧化锰的流程如图所示。
(1)常温下几种有关难溶硫化物的溶度积常数如下表,若除去Fe2+后的废液中Mn2+浓度为1mol/L,欲使Co2+和Ni2+完全沉淀,而Mn2+不受损失,S2-的浓度范围应控制在___________ 。
(2)步骤③的离子方程式为___________ 。
(3)步骤⑥的化学方程式为___________ 。
(4)涉及过滤的操作有___________ (填操作序号)。
(5)步骤③得到副产品的化学式为___________ 。
Ⅱ.生产电解二氧化锰的原理是在93°C左右以石墨为电极电解硫酸锰和硫酸的混合溶液
(6)写出阳极的电极反应式:___________ 。
Ⅲ.双氧水氧化法制备二氧化锰时所发生的反应为MnSO4 +2NH3+H2O2 = MnO2+(NH4)2SO4,在溶液的pH、过氧化氢的用量和反应时间一定的情况下,温度对实验结果的影响如图所示。
(7)MnO2的回收率随着温度升高先增大后减小的可能原因是___________ 。
Ⅳ.实验室采用碘量法测定产品中二氧化锰的含量。操作方法为称取m g(0.1~0. 2g)样品于碘量瓶中,加入少量蒸馏水润湿,再加入20mL硫磷混酸[ V(H2SO4) : V(H3PO4) : V(H2O)]=2:2:1, 20%的KI溶液15mL,塞上塞子,摇匀后在室温下暗处静置15~30min。待完全反应后,立即用硫代硫酸钠标准溶液(浓度为c mol/L)滴定至溶液变为浅黄色,滴加3mL 0. 5%的淀粉指示剂,继续滴定至溶液中蓝色消失为止(共加入标准溶液V mL)。其主要反应为MnO2+2I- +4H+= Mn2++I2+2H2O I2+2 =2I-+ ,
(8)产品中二氧化锰的质量分数为___________ (列出表达式,用含c、V、 m的式子表示)。
I.工业上可以用制备对苯二酚的废液为原料生产二氧化锰。此工艺对节约资源、保护环境、提高经济效益有着重要意义。经分析知该废液中含有硫酸锰、硫酸铵、硫酸以及Fe2+、Co2+、Ni2+等金属离子。以此为原料制备化学二氧化锰的流程如图所示。
(1)常温下几种有关难溶硫化物的溶度积常数如下表,若除去Fe2+后的废液中Mn2+浓度为1mol/L,欲使Co2+和Ni2+完全沉淀,而Mn2+不受损失,S2-的浓度范围应控制在
化合物 | MnS | CoS (a型) | NiS |
Ksp | 2.5× 10-10 | 4×10-21 | 1. 07×10-21 |
(3)步骤⑥的化学方程式为
(4)涉及过滤的操作有
(5)步骤③得到副产品的化学式为
Ⅱ.生产电解二氧化锰的原理是在93°C左右以石墨为电极电解硫酸锰和硫酸的混合溶液
(6)写出阳极的电极反应式:
Ⅲ.双氧水氧化法制备二氧化锰时所发生的反应为MnSO4 +2NH3+H2O2 = MnO2+(NH4)2SO4,在溶液的pH、过氧化氢的用量和反应时间一定的情况下,温度对实验结果的影响如图所示。
(7)MnO2的回收率随着温度升高先增大后减小的可能原因是
Ⅳ.实验室采用碘量法测定产品中二氧化锰的含量。操作方法为称取m g(0.1~0. 2g)样品于碘量瓶中,加入少量蒸馏水润湿,再加入20mL硫磷混酸[ V(H2SO4) : V(H3PO4) : V(H2O)]=2:2:1, 20%的KI溶液15mL,塞上塞子,摇匀后在室温下暗处静置15~30min。待完全反应后,立即用硫代硫酸钠标准溶液(浓度为c mol/L)滴定至溶液变为浅黄色,滴加3mL 0. 5%的淀粉指示剂,继续滴定至溶液中蓝色消失为止(共加入标准溶液V mL)。其主要反应为MnO2+2I- +4H+= Mn2++I2+2H2O I2+2 =2I-+ ,
(8)产品中二氧化锰的质量分数为
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