我国科学家研发的“液态阳光”计划通过太阳能发电电解水制氢,再采用高选择性催化剂将二氧化碳加氢制备甲醇。
(1)制备甲醇的主反应: 。
该过程中还存在一个生成CO的副反应,结合反应: 写出该副反应的热化学方程式:______ 。
(2)将和按物质的量比1∶3混合,以固定流速通过盛放Cu/Zn/AI/Zr催化剂的反应器,在相同时间内,不同温度下的实验数据如右图所示。已知:
①催化剂活性最好的温度为______ (填字母序号)。
a.483K b.503K c.523K d.543K
②温度由523K升到543K,的平衡转化率降低,解释其原因:______ 。
(3)使用薄膜电极作阴极,通过电催化法将二氧化碳转化为甲醇。
①将铜箔放入煮沸的饱和硫酸铜溶液中,制得薄膜电极。反应的离子方程式为______ 。
②用薄膜电极作阴极,溶液作电解液,采用电沉积法制备薄膜电极,制备完成后电解液中检测到了。制备ZnO薄膜的电极反应式为______ 。
③电催化法制备甲醇如图所示。请写出阳极的电极反应:______ 。
(1)制备甲醇的主反应: 。
该过程中还存在一个生成CO的副反应,结合反应: 写出该副反应的热化学方程式:
(2)将和按物质的量比1∶3混合,以固定流速通过盛放Cu/Zn/AI/Zr催化剂的反应器,在相同时间内,不同温度下的实验数据如右图所示。已知:
①催化剂活性最好的温度为
a.483K b.503K c.523K d.543K
②温度由523K升到543K,的平衡转化率降低,解释其原因:
(3)使用薄膜电极作阴极,通过电催化法将二氧化碳转化为甲醇。
①将铜箔放入煮沸的饱和硫酸铜溶液中,制得薄膜电极。反应的离子方程式为
②用薄膜电极作阴极,溶液作电解液,采用电沉积法制备薄膜电极,制备完成后电解液中检测到了。制备ZnO薄膜的电极反应式为
③电催化法制备甲醇如图所示。请写出阳极的电极反应:
更新时间:2024-05-09 16:55:33
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【推荐1】研究 CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义。
(1)一定条件下,在 CO2与足量碳反应所得平衡体系中加入 H2和适当催化剂,有下列反应发生:CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g) ∆H1=-206.2kJ/mol ;CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)∆H2若 CO2和 H2反应生成 0.1mol CH4(g)和一定量的 H2O(g), 整个过程中放出的热量为 16.5kJ, 则△H2=__________ 。
(2)为研究 CO2与 CO 之间的转化。让一定量的 CO2与足量碳在体积可变的密闭容器中反应:C(s)+CO2(g)2CO(g) ∆H。 测得压强、温度对 CO 的体积分数(φ(CO)%)的影响如图所示:
回答下列问题:
① p1、p2、p3的大小关系是__________ ,图中 a、b、c 三点对应的平衡常数大小关系是__________ (用 Ka、Kb、Kc 表示)。
② 900 ℃、1.013 MPa 时,1 mol CO2与足量碳反应达平衡后容器的体积为VL,CO2的转化率为__________ ,(保留一位小数)该反应的平衡常数 K=__________ 。
③将②中平衡体系温度降至 640 ℃,压强降至 0.1013 MPa,重新达到平衡后 CO2的体积分数为 50%。条件改变时,正反应和逆反应速率如何变化?__________ ,二者之间有何关系?__________ 。
(3)CO2可用于工业制备草酸锌,其原理如下图所示(电解液不参加反应),Zn 电极是__________ 极。已知在 Pb 电极区得到 ZnC2O4,则 Pb 电极上的电极反应式为__________ 。
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(2)为研究 CO2与 CO 之间的转化。让一定量的 CO2与足量碳在体积可变的密闭容器中反应:C(s)+CO2(g)2CO(g) ∆H。 测得压强、温度对 CO 的体积分数(φ(CO)%)的影响如图所示:
回答下列问题:
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② 900 ℃、1.013 MPa 时,1 mol CO2与足量碳反应达平衡后容器的体积为VL,CO2的转化率为
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(0.4)
【推荐2】二氧化碳的捕集和转化是科学研究中的热点问题,我国科研人员提出了由CO2(g)和H2(g)转化为CH4(g)和H2O(g)的反应历程,其示意图如图。
(1)根据信息可知该可逆反应的化学方程式为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g),该反应使用的催化剂为____ 。
(2)200℃下,在一密闭容器中充入一定量的CO2与H2发生反应CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)。一段时间后反应达平衡若其他条件不变,温度从200℃升至400℃,反应重新达到平衡时,H2的体积分数增加。下列说法正确的是___ (填字母)。
a.该反应的△H>0
b.平衡常数大小:K(400℃)>K(200℃)
c.200℃下,减小的值,CO2的平衡转化率升高
d.反应达到平衡时v正(H2)=2v逆(H2O)
(3)一定条件下,反应体系中CO2平衡转化率α(CO2)与L和X的关系如图所示,L和X表示温度或压强。
①L表示的物理量是____ 。
②L1____ L2(填“<”或“>”),判断理由是____ 。
(4)向1L恒容密闭容器中加入4.0molH2,1.0molCO2,控制条件(催化剂、温度为T1)使之发生上述反应,测得容器内气体的压强随时间的变化如图所示:
①求4min内H2的反应速率____ 。
②此温度下,该反应的化学平衡常数K=____ 。
(1)根据信息可知该可逆反应的化学方程式为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g),该反应使用的催化剂为
(2)200℃下,在一密闭容器中充入一定量的CO2与H2发生反应CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)。一段时间后反应达平衡若其他条件不变,温度从200℃升至400℃,反应重新达到平衡时,H2的体积分数增加。下列说法正确的是
a.该反应的△H>0
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c.200℃下,减小的值,CO2的平衡转化率升高
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(3)一定条件下,反应体系中CO2平衡转化率α(CO2)与L和X的关系如图所示,L和X表示温度或压强。
①L表示的物理量是
②L1
(4)向1L恒容密闭容器中加入4.0molH2,1.0molCO2,控制条件(催化剂、温度为T1)使之发生上述反应,测得容器内气体的压强随时间的变化如图所示:
①求4min内H2的反应速率
②此温度下,该反应的化学平衡常数K=
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(0.4)
解题方法
【推荐3】研究减少CO2排放是一项重要课题。CO2催化加氢生成乙烯等低碳烯烃,进而制取液态烃,作为低碳液态燃料。制取乙烯发生的主要反应有:
i.2CO2(g)+6H2(g) ⇌C2H4(g)+4H2O(g)△H=-127.89kJ•mol-1
ii.CO2(g)+H2(g) ⇌H2O(g)+CO(g)△H=+41.2kJ•mol-1
(1)CO2催化加氢制乙烯包括两个步骤:
步骤I:CO2(g)+3H2(g) ⇌CH3OH(g)+H2O(g)+CO(g)△H=-49.5kJ•mol-1,写出步骤II由甲醇制乙烯的热化学方程式___ 。
(2)不同压强下CO2的平衡转化率与温度的关系如图:
①400~600℃,CO2的平衡转化率随着压强的升高而增大,B点v正___ A点v逆(填“>”“<”或“=”)。在A点给定的温度和压强下,提高CO2平衡转化率的方法有___ 。(任写一种)
②在恒定压强下,随着温度的升高,CO2的平衡转化率先降低后升高。试分析可能原因___ 。
③根据图象可知,为了获得更多乙烯等低碳烯烃,反应条件应控制在___ (填序号)。
A.压强0.1~1.0MPa B.温度300~400℃
C.压强2.0~3.0MPa D.温度900~1000℃
一定条件下,将H2和CO2[n(H2):n(CO2)=3]以一定的流速通过K—Fe—MnO/Al2O3催化剂进行反应,测得CO2的平衡转化率为50.0%,C2H4和CO的物质的量之比为2∶1,反应i的化学平衡常数Kp=___ (只列算式不计算)。不改变气体流速和温度,一定能提高C2H4选择性的措施有___ 。(任写二种)
i.2CO2(g)+6H2(g) ⇌C2H4(g)+4H2O(g)△H=-127.89kJ•mol-1
ii.CO2(g)+H2(g) ⇌H2O(g)+CO(g)△H=+41.2kJ•mol-1
(1)CO2催化加氢制乙烯包括两个步骤:
步骤I:CO2(g)+3H2(g) ⇌CH3OH(g)+H2O(g)+CO(g)△H=-49.5kJ•mol-1,写出步骤II由甲醇制乙烯的热化学方程式
(2)不同压强下CO2的平衡转化率与温度的关系如图:
①400~600℃,CO2的平衡转化率随着压强的升高而增大,B点v正
②在恒定压强下,随着温度的升高,CO2的平衡转化率先降低后升高。试分析可能原因
③根据图象可知,为了获得更多乙烯等低碳烯烃,反应条件应控制在
A.压强0.1~1.0MPa B.温度300~400℃
C.压强2.0~3.0MPa D.温度900~1000℃
一定条件下,将H2和CO2[n(H2):n(CO2)=3]以一定的流速通过K—Fe—MnO/Al2O3催化剂进行反应,测得CO2的平衡转化率为50.0%,C2H4和CO的物质的量之比为2∶1,反应i的化学平衡常数Kp=
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(0.4)
解题方法
【推荐1】我国科学家利用钴分子筛实现丙烯高选择性合成甲基环氧乙烷():
主反应:(g,甲基环氧乙烷)
副反应:(g,丙醛) (a、b都大于0)
请回答下列问题:
(1)(g,甲基环氧乙烷)(g,丙醛)______ 。
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中充入和,同时发生上述两个反应,下列表明反应已达到平衡状态的是____________(填标号)。
(3)在恒容密闭容器中充人一定量丙烯和氧气,在不同催化剂Cat1、Cat2条件下发生反应(g,甲基环氧乙烷),测得单位时间内丙烯转化率与温度的关系如图1。
①相对催化效率较大的催化剂是______ (填“Cat1”或“Cat2”)。
②在Cat1催化下,300℃时对应的状态______ (填“是”或“不是”)平衡状态,判断的依据是______ 。
③在Cat1催化下,温度高于300℃时丙烯转化率急剧下降的主要原因可能是_______ 。(答一条即可)
(4)在一密闭容器中充入2mol丙烯和xmol,同时发生上述两个反应,测得丙烯平衡转化率与温度、压强的关系如图2。
①其他条件相同,p1、p2、p3由大到小的顺序为______ 。
②在p3、T℃时反应达到平衡,甲基环氧乙烷选择性为80%,此时容器体积为2L。
提示:甲基环氧乙烷选择性等于甲基环氧乙烷的物质的量与甲基环氧乙烷和丙醛总物质的量之比。
主反应的平衡常数K=____ 。保持温度、容积不变,再充入0.5mol和0.5mol,副反应_____ (填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)进行。
主反应:(g,甲基环氧乙烷)
副反应:(g,丙醛) (a、b都大于0)
请回答下列问题:
(1)(g,甲基环氧乙烷)(g,丙醛)
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中充入和,同时发生上述两个反应,下列表明反应已达到平衡状态的是____________(填标号)。
A.混合气体的密度不随时间变化 |
B.混合气体的总压强不随时间变化 |
C.混合气体的平均摩尔质量不随时间变化 |
D.消耗丙烯的速率等于消耗O2速率的2倍 |
①相对催化效率较大的催化剂是
②在Cat1催化下,300℃时对应的状态
③在Cat1催化下,温度高于300℃时丙烯转化率急剧下降的主要原因可能是
(4)在一密闭容器中充入2mol丙烯和xmol,同时发生上述两个反应,测得丙烯平衡转化率与温度、压强的关系如图2。
①其他条件相同,p1、p2、p3由大到小的顺序为
②在p3、T℃时反应达到平衡,甲基环氧乙烷选择性为80%,此时容器体积为2L。
提示:甲基环氧乙烷选择性等于甲基环氧乙烷的物质的量与甲基环氧乙烷和丙醛总物质的量之比。
主反应的平衡常数K=
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(0.4)
【推荐2】对烟道气中的SO2进行回收再利用具有较高的社会价值和经济价值。
Ⅰ. CO还原法
(1)一定条件下,由SO2和CO反应生成S和CO2的能量变化如右图I所示,每生成16gS(s) ,该反应_______ (填“放出”或“吸收”)的热量为_________ 。
(2)在绝热恒容的密闭容器中,进行反应:
2CO(g)+SO2(g) S(s)+2CO2(g),该反应的平衡常数表达式为_______ 。对此反应下列说法正确的是__________
A.若混合气体密度保持不变,则已达平衡状态
B.反应开始到平衡时,容器内气体的压强保持不变
C.达平衡后若再充人一定量CO2,平衡常数保持不变
D.分离出S,正、逆反应速率均保持不变
(3)向2L恒温恒容密闭容器中通入2molCO和lmolSO2,分别进行a、b、c三组实验。在不同条件下发生反应:2CO(g)+SO2(g)S(s)+2CO2,反应体系总压强随时间的变化曲线如下图Ⅱ所示,则三组实验温度的关系是a______ b ______ c (填“> ”、“< ”、或“=”) ;实验a从反应开始至平衡时,反应速率v(SO2)=____________ 。
Ⅱ.Na2SO3溶液吸收法
常温下,用300mL1.0mol·L-1,Na2SO3溶液吸收SO2的过程中,溶液pH随吸收SO2物质的量的变化曲线如上图Ⅲ所示。
(4)1.0mol·L-1 Na2SO3溶液中离子浓度由大到小的顺序为_________
(5)若用等体积、等物质的量浓度的下列溶液分别吸收SO2,则理论上吸收量最多的是____
A. NH3·H2O B. Na2S C. Na2CO3 D. FeCl3
(6)常温下,H2SO3的二级电离平衡常数Ka2的数值为_________ 。
Ⅰ. CO还原法
(1)一定条件下,由SO2和CO反应生成S和CO2的能量变化如右图I所示,每生成16gS(s) ,该反应
(2)在绝热恒容的密闭容器中,进行反应:
2CO(g)+SO2(g) S(s)+2CO2(g),该反应的平衡常数表达式为
A.若混合气体密度保持不变,则已达平衡状态
B.反应开始到平衡时,容器内气体的压强保持不变
C.达平衡后若再充人一定量CO2,平衡常数保持不变
D.分离出S,正、逆反应速率均保持不变
(3)向2L恒温恒容密闭容器中通入2molCO和lmolSO2,分别进行a、b、c三组实验。在不同条件下发生反应:2CO(g)+SO2(g)S(s)+2CO2,反应体系总压强随时间的变化曲线如下图Ⅱ所示,则三组实验温度的关系是a
Ⅱ.Na2SO3溶液吸收法
常温下,用300mL1.0mol·L-1,Na2SO3溶液吸收SO2的过程中,溶液pH随吸收SO2物质的量的变化曲线如上图Ⅲ所示。
(4)1.0mol·L-1 Na2SO3溶液中离子浓度由大到小的顺序为
(5)若用等体积、等物质的量浓度的下列溶液分别吸收SO2,则理论上吸收量最多的是
A. NH3·H2O B. Na2S C. Na2CO3 D. FeCl3
(6)常温下,H2SO3的二级电离平衡常数Ka2的数值为
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(0.4)
解题方法
【推荐3】硫及其化合物在生产生活中有广泛的应用。请回答:
(1)室温下,溶液呈碱性的原因是___________ (用离子方程式表示)。
(2)下列关于硫及其化合物的说法,正确的是___________ (填字母)。
A.硫元素在自然界中只能以化合态形式存在
B.通入紫色石蕊试液,先变红后褪色
C.酸雨是的降水,主要是由污染物、造成
D.浓硫酸中加入少量胆矾晶体,搅拌,固体逐渐变成白色
(3)光谱研究表明,的水溶液中存在下列平衡:
其中、、为各步的平衡常数,且(表示的平衡压强)。
①当的平衡压强为p时,测得,则溶液___________ 。
(用含p、a、、、的式子表示)
②滴加NaOH至时,溶液中。如果溶液中,需加NaOH将溶液pH调整为约等于___________ 。
(4)“钙基固硫”是利用石灰石将燃煤烟气中的转化为。但高温时CO会与反应而影响脱硫效率。相关反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
当时,反应25min,体系中的比值随温度变化如表所示:
请结合题给反应过程能量图,说明:
①750K→1250K时,比值随温度升高逐渐减小的原因是___________ 。
②1250K后,比值随温度升高逐渐增大的原因是___________ 。
(5)氨水也可吸收:,。能提高去除率的措施有___________ (填字母)。
A.增大氨水浓度 B.加热煮沸
C.降低烟气的流速 D.补充,将氧化为
(1)室温下,溶液呈碱性的原因是
(2)下列关于硫及其化合物的说法,正确的是
A.硫元素在自然界中只能以化合态形式存在
B.通入紫色石蕊试液,先变红后褪色
C.酸雨是的降水,主要是由污染物、造成
D.浓硫酸中加入少量胆矾晶体,搅拌,固体逐渐变成白色
(3)光谱研究表明,的水溶液中存在下列平衡:
其中、、为各步的平衡常数,且(表示的平衡压强)。
①当的平衡压强为p时,测得,则溶液
(用含p、a、、、的式子表示)
②滴加NaOH至时,溶液中。如果溶液中,需加NaOH将溶液pH调整为约等于
(4)“钙基固硫”是利用石灰石将燃煤烟气中的转化为。但高温时CO会与反应而影响脱硫效率。相关反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
当时,反应25min,体系中的比值随温度变化如表所示:
温度 | 750K | 1250K | 1750K |
比值 | 3.57 | 1.08 | 3.42 |
①750K→1250K时,比值随温度升高逐渐减小的原因是
②1250K后,比值随温度升高逐渐增大的原因是
(5)氨水也可吸收:,。能提高去除率的措施有
A.增大氨水浓度 B.加热煮沸
C.降低烟气的流速 D.补充,将氧化为
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【推荐1】常用作制革工业的鞣革剂,工业上以铬铁矿(主要成分为,含、氧化物等杂质)为主要原料制备的工艺流程如图。回答下列问题:
(1)铬铁矿“焙烧”前,为提高焙烧效率,可采取的措施有___________ (任写一点)。
(2)基态原子的价电子排布式为___________ 。
(3)“滤渣1”的主要成分为等难溶于水的物质,则“滤渣2”的主要成分为___________ (填化学式)。
(4)已知各离子浓度的对数与的关系如图甲所示。当溶液中某种粒子浓度时,可认为该离子已除尽,则“调”时的理论范围为___________ ;“酸化”的目的是___________ 。
(5)利用膜电解技术,以为主要原料制备的工作原理如图乙所示(a、b电极材料均为石墨):a极与电源的___________ 极相连,制备时,理论上左侧溶液总质量增重___________ g。
(6)为了测定产品的纯度,可采用标准溶液通过氧化还原反应滴定溶液。下列关于滴定分析的操作,正确的是___________(填标号)。
(1)铬铁矿“焙烧”前,为提高焙烧效率,可采取的措施有
(2)基态原子的价电子排布式为
(3)“滤渣1”的主要成分为等难溶于水的物质,则“滤渣2”的主要成分为
(4)已知各离子浓度的对数与的关系如图甲所示。当溶液中某种粒子浓度时,可认为该离子已除尽,则“调”时的理论范围为
(5)利用膜电解技术,以为主要原料制备的工作原理如图乙所示(a、b电极材料均为石墨):a极与电源的
(6)为了测定产品的纯度,可采用标准溶液通过氧化还原反应滴定溶液。下列关于滴定分析的操作,正确的是___________(填标号)。
A.用移液管量取待测液转移至锥形瓶中 |
B.滴定开始时可以让液体成线状快速流下,接近滴定终点时减慢滴加速率,必要时采用半滴操作 |
C.排气泡时应使管尖弯曲向上,用右手挤压玻璃珠上方,使液体充满管尖 |
D.读数时应将滴定管从架上取下,捏住管上端无刻度处,使滴定管保持垂直 |
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解题方法
【推荐2】重铬酸钾是一种用途广泛的化合物。工业上以铬铁矿[主要成分为,还含有等的氧化物]为主要原料制备重铬酸钾的一种工艺流程如图。回答下列问题:已知:氧化铝与碳酸钠高温下反应生成和。
(1)焙烧”时将铬铁矿粉碎的目的是_______ ,滤渣I中能提炼出一种红色油漆颜料,则焙烧时发生反应的化学方程式为_______ 。
(2)滤渣Ⅱ的主要成分是_______ 。
(3)“除杂”时需加热,其目的是_______ 。
(4)“电解”是利用膜电解技术(装置如图所示),将转化为。阳极池发生反应的总的离子方程式为_______ 。
(5)加入饱和溶液后蒸发结晶,能得到的原因是_______ 。
(6)该流程中,能循环利用的物质有_______ (填化学式)。
(1)焙烧”时将铬铁矿粉碎的目的是
(2)滤渣Ⅱ的主要成分是
(3)“除杂”时需加热,其目的是
(4)“电解”是利用膜电解技术(装置如图所示),将转化为。阳极池发生反应的总的离子方程式为
(5)加入饱和溶液后蒸发结晶,能得到的原因是
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【推荐3】以高氯冶炼烟灰(主要成分为铜锌的氯化物、氧化物、硫酸盐,少量铁元素和砷元素)为原料,可回收制备Cu和ZnSO4·H2O,其主要实验流程如下:
已知:砷元素进入水体中对环境污染大,可通过沉淀法除去。
(1)两段脱氯均需在85 ℃条件下进行,适宜的加热方式为_________ 。
(2)碱洗脱氯时,溶液中Cu2+主要转化为Cu(OH)2和Cu2(OH)2CO3,也会发生副反应得到Cu2(OH)3Cl沉淀并放出气体,该副反应的离子方程式为_________ 。若用NaOH溶液进行碱洗操作时,浓度不宜过大,通过下表的数据分析其原因是______________ 。
(3)滤液1和滤液2中含一定量的Cu2+、Zn2+。为提高原料利用率,可采取的措施有:将滤液1和滤液2混合,回收铜锌沉淀物;循环使用电解过程产生的________ (填化学式)。
(4)某化学兴趣小组要以硫酸锌溶液(含少量硫酸亚铁杂质)制备氧化锌。已知pH>11时Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2-。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L-1计算)
实验中可选用的试剂:30% H2O2、1.0 mol·L-1HNO3、1.0 mol·L-1 NaOH。实验步骤依次为:_______ ;过滤;_______ ;过滤、洗涤、干燥;900℃煅烧,得到氧化锌。
已知:砷元素进入水体中对环境污染大,可通过沉淀法除去。
(1)两段脱氯均需在85 ℃条件下进行,适宜的加热方式为
(2)碱洗脱氯时,溶液中Cu2+主要转化为Cu(OH)2和Cu2(OH)2CO3,也会发生副反应得到Cu2(OH)3Cl沉淀并放出气体,该副反应的离子方程式为
NaOH溶液浓度对脱氯率和其他元素浸出率的影响 | ||||
NaOH浓度/mol•L-1 | 脱氯率/% | 元素浸出率/% | ||
Cl | Zn | Cu | As | |
1.0 | 51.20 | 0.51 | 0.04 | 0.00 |
2.0 | 80.25 | 0.89 | 0.06 | 58.87 |
3.0 | 86.58 | 7.39 | 0.26 | 78.22 |
(4)某化学兴趣小组要以硫酸锌溶液(含少量硫酸亚铁杂质)制备氧化锌。已知pH>11时Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2-。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L-1计算)
开始沉淀的pH | 完全沉淀的pH | |
Fe3+ | 1.1 | 3.2 |
Fe2+ | 5.8 | 8.8 |
Zn2+ | 5.9 | 8.9 |
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【推荐1】化石燃料的燃烧、汽车尾气的排放和硝酸工业尾气中普遍含有的NOx是污染大气的主要成分之一,需要回收处理并加以利用。
(1)为减轻汽车尾气中NO和CO对环境的污染,可在汽车排气管上安装催化转化器,主要发生的反应是:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH。
已知断裂1mol相应化学键需要的能量如表:
则ΔH为___________ 。
(2)已知:CH4(g)+4NO2(g)=CO2(g)+2H2O(l)+4NO(g) ΔH=-654kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=CO2(g)+2H2O(l)+2N2(g) ΔH=-1240kJ·mol-1
H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44kJ·mol-1
CH4将NO2还原为N2并生成水蒸气的热化学方程式为___________ 。
(3)燃煤烟气脱硝的反应之一为 2NO2(g) + 4CO(g)N2(g)+ 4CO2(g),在一定温度下,向2 L恒容密闭容器中充入4. 0 mol NO2,测得相关数据如下:
0~2 min内该反应的平均速率为v(N2)=___________ , 8分钟时反应达到平衡,则NO2的平衡转化率=___________ ;n值可能为___________ (填字母)。
A.3.2 B.3.36 C.3.3 D.3.1
(4)NH3催化还原氮氧化物技术(SCR)是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术,反应原理如图所示:
用Fe作催化剂时,在氨气足量的情况下,当c(NO2):c(NO)=1:1时,脱氮率最佳,按最佳脱氮率,每生成2mol N2,转移电子数目为___________ 。
(5)除上述方法外,还可用电解法将NO转变为NH4NO3,其工作原理如下图,N极的电极反应式为___________ ,通入NH3的主要原因是___________ 。
(1)为减轻汽车尾气中NO和CO对环境的污染,可在汽车排气管上安装催化转化器,主要发生的反应是:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH。
已知断裂1mol相应化学键需要的能量如表:
化学键 | C≡O | N≡O | N≡N | C=O |
键能/(kJ·mol-1) | 1072 | 630 | 946 | 799 |
(2)已知:CH4(g)+4NO2(g)=CO2(g)+2H2O(l)+4NO(g) ΔH=-654kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=CO2(g)+2H2O(l)+2N2(g) ΔH=-1240kJ·mol-1
H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44kJ·mol-1
CH4将NO2还原为N2并生成水蒸气的热化学方程式为
(3)燃煤烟气脱硝的反应之一为 2NO2(g) + 4CO(g)N2(g)+ 4CO2(g),在一定温度下,向2 L恒容密闭容器中充入4. 0 mol NO2,测得相关数据如下:
时间 | 0 min | 2 min | 4 min | 6 min | 8min | 10 min |
n(NO2)/mol | 4.0 | 3.6 | n | 3.1 | 3.0 | 3.0 |
A.3.2 B.3.36 C.3.3 D.3.1
(4)NH3催化还原氮氧化物技术(SCR)是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术,反应原理如图所示:
用Fe作催化剂时,在氨气足量的情况下,当c(NO2):c(NO)=1:1时,脱氮率最佳,按最佳脱氮率,每生成2mol N2,转移电子数目为
(5)除上述方法外,还可用电解法将NO转变为NH4NO3,其工作原理如下图,N极的电极反应式为
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐2】氮氧化物(NOx)是严重的大气污染物,能引起雾霾、光化学烟雾、酸雨等环境问题。回答下列问题:
(1)氧化还原法消除NOx的转化如下:
已知:NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g)△H=-201kJ·mol-1
2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)△H=-116kJ·mol-1
反应I只有一种生成物,则反应I的热化学方程式为_______________ 。
(2)柴油机氮氧化物(NOx)处理技术是一种系统简单,占用空间较小的柴油车尾气处理技术,氮氧化物主要在催化转化装置中被处理。柴油发动机工作时在稀燃(O2充足、柴油较少)和富燃(O2不足、柴油较多)条件下交替进行,催化转化装置中的物质变化如图所示。
①BaO吸收NO2的化学方程式是______________ 。
②研究CO2对BaO吸收氮氧化物的影响,一定温度下,测得气体中CO2的体积分数与氮氧化物吸收率的关系如图所示。
下列相关分析中正确的是_______________ 。
A.一定范围内,氮氧化物吸收率随CO2体积分数的增大而下降,原因可能是BaO与CO2反应生成BaCO3,覆盖在BaO表面
B.当CO2体积分数达到10%~20%时,氮氧化物吸收率依然较高,其原因可能是BaCO3在一定程度上也能吸收NOx
C.若柴油中硫含量较高,在稀燃过程中,柴油中的硫氧化为SO2,2BaO+2SO2+O2=2BaSO4,BaO吸收氮氧化物的能力会下降至较低水平
D.以上分析均不对
(3)用食盐水作电解液电解烟气脱氮的原理如图所示,NO被阳极产生的氧化性物质氧化为,尾气经氢氧化钠溶液吸收后排入空气。电流密度和溶液pH对烟气脱氮的影响如图所示。
①NO被阳极产生的氧化性物质氧化为反应的离子方程式为_______________ 。
②溶液的pH对NO去除率影响的原因是_______________ 。
(1)氧化还原法消除NOx的转化如下:
已知:NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g)△H=-201kJ·mol-1
2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)△H=-116kJ·mol-1
反应I只有一种生成物,则反应I的热化学方程式为
(2)柴油机氮氧化物(NOx)处理技术是一种系统简单,占用空间较小的柴油车尾气处理技术,氮氧化物主要在催化转化装置中被处理。柴油发动机工作时在稀燃(O2充足、柴油较少)和富燃(O2不足、柴油较多)条件下交替进行,催化转化装置中的物质变化如图所示。
①BaO吸收NO2的化学方程式是
②研究CO2对BaO吸收氮氧化物的影响,一定温度下,测得气体中CO2的体积分数与氮氧化物吸收率的关系如图所示。
下列相关分析中正确的是
A.一定范围内,氮氧化物吸收率随CO2体积分数的增大而下降,原因可能是BaO与CO2反应生成BaCO3,覆盖在BaO表面
B.当CO2体积分数达到10%~20%时,氮氧化物吸收率依然较高,其原因可能是BaCO3在一定程度上也能吸收NOx
C.若柴油中硫含量较高,在稀燃过程中,柴油中的硫氧化为SO2,2BaO+2SO2+O2=2BaSO4,BaO吸收氮氧化物的能力会下降至较低水平
D.以上分析均不对
(3)用食盐水作电解液电解烟气脱氮的原理如图所示,NO被阳极产生的氧化性物质氧化为,尾气经氢氧化钠溶液吸收后排入空气。电流密度和溶液pH对烟气脱氮的影响如图所示。
①NO被阳极产生的氧化性物质氧化为反应的离子方程式为
②溶液的pH对NO去除率影响的原因是
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
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解题方法
【推荐3】氮、硫及其化合物在工农业生产生活中有着重要作用。回答下列问题:
(1)有人设想利用CO还原SO2。已知S和CO的燃烧热分别是296.0 kJ·mol−1、283.0 kJ·mol−1,请写出CO还原SO2的生成CO2和S(s)热化学方程式_______ 。
(2)某科研小组研究臭氧氧化−−碱吸收法同时脱除SO2和NO工艺,氧化过程反应原理及反应热、活化能数据如下:
反应Ⅰ:NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g) △H1=-200.9 kJ•mol−1 Ea1=3.2 kJ•mol−1
反应Ⅱ:SO2(g)+O3(g) SO3(g)+O2(g) △H2=-241.6 kJ•mol−1 Ea2=58 kJ•mol−1
已知该体系中臭氧发生分解反应:2O3(g) 3O2(g)。请回答:
其它条件不变,每次向容积为2 L的反应器中充入含2.0 mol NO、2.0 mol SO2的模拟烟气和4.0 mol O3,改变温度,反应相同时间t后体系中NO和SO2的转化率如图所示:
①由图1可知相同温度下NO的转化率远高于SO2,结合题中数据分析其可能原因_______ 。
②下列说法正确的是_______ 。
A.Q点一定为平衡状态点
B.温度高于200℃后,NO和SO2的转化率随温度升高显著下降、最后几乎为零
C.其它条件不变,若扩大反应器的容积可提高NO和SO2的转化率
D.臭氧氧化过程不能有效地脱除SO2,但后续步骤碱吸收可以有效脱硫
③假设100℃时P、Q均为平衡点,此时反应时间为5min,发生分解反应的臭氧占充入臭氧总量的10%,则体系中剩余O3的物质的量是_______ mol;SO2的平均反应速率为_______ ;反应Ⅰ在此时的平衡常数为_______ 。
(3)以连二硫酸根(S2O42-)为媒介,使用间接电化学法也可处理燃煤烟气中的NO,装置如图所示:
①ab是_______ 离子交换膜(填“阳”或“阴”)。阴极区的电极反应式为_______ 。
②若NO吸收转化后的产物为NH4+,通电过程中吸收4.48LNO(标况下),则阳极可以产生_______ mol气体。
(1)有人设想利用CO还原SO2。已知S和CO的燃烧热分别是296.0 kJ·mol−1、283.0 kJ·mol−1,请写出CO还原SO2的生成CO2和S(s)热化学方程式
(2)某科研小组研究臭氧氧化−−碱吸收法同时脱除SO2和NO工艺,氧化过程反应原理及反应热、活化能数据如下:
反应Ⅰ:NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g) △H1=-200.9 kJ•mol−1 Ea1=3.2 kJ•mol−1
反应Ⅱ:SO2(g)+O3(g) SO3(g)+O2(g) △H2=-241.6 kJ•mol−1 Ea2=58 kJ•mol−1
已知该体系中臭氧发生分解反应:2O3(g) 3O2(g)。请回答:
其它条件不变,每次向容积为2 L的反应器中充入含2.0 mol NO、2.0 mol SO2的模拟烟气和4.0 mol O3,改变温度,反应相同时间t后体系中NO和SO2的转化率如图所示:
①由图1可知相同温度下NO的转化率远高于SO2,结合题中数据分析其可能原因
②下列说法正确的是
A.Q点一定为平衡状态点
B.温度高于200℃后,NO和SO2的转化率随温度升高显著下降、最后几乎为零
C.其它条件不变,若扩大反应器的容积可提高NO和SO2的转化率
D.臭氧氧化过程不能有效地脱除SO2,但后续步骤碱吸收可以有效脱硫
③假设100℃时P、Q均为平衡点,此时反应时间为5min,发生分解反应的臭氧占充入臭氧总量的10%,则体系中剩余O3的物质的量是
(3)以连二硫酸根(S2O42-)为媒介,使用间接电化学法也可处理燃煤烟气中的NO,装置如图所示:
①ab是
②若NO吸收转化后的产物为NH4+,通电过程中吸收4.48LNO(标况下),则阳极可以产生
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