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题型:解答题-工业流程题 难度:0.4 引用次数:178 题号:4992924
七水硫酸镁(MgSO4·7H2O)为白色细小四角柱状结晶,无臭,味苦,在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用,利用化工厂生产硼砂的废渣一硼镁泥可制取七水硫酸镁。硼镁泥的主要成分是MgCO3,还含有其他杂质(MgO、SiO2、Fe2O3、CaO、B2O3、Al2O3、MnO等)。
表1 部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH
沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)3Mn(OH)2Mg(OH)2
pH值4.73.29.710.411.2
表2两种盐的溶解度(单位为g/100g水)
温度/℃1030405060
CaSO40.190.210.210.200.19
MgSO4·7H2O30.935.540.845.6
硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下


根据以上流程图并参考表格数据,试回答下列问题:
(1)在酸溶过程中,想加快酸溶速度,提出两种可行的措施_______________
(2)沉淀A中除二氧化硅外,还含有硼酸(H3BO3),硼酸微溶于水,为一元弱酸,其酸性不来源于羟基的电离,写出硼酸水溶液电离方程式_____________________
(3)经对沉淀B进行分析,发现其中含有二氧化锰,用离子方程式解释产生二氧化锰原因:__________________
(4)加入硼镁泥调节pH=5~6目的是________________
(5)得到的沉淀C的组成是_________________(填化学式),过滤Ⅲ需趁热过滤,原因是___________
(6)检验过滤Ⅱ后的滤液中是否含有Fe3+的实验方法是____________

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Ⅰ. 萨巴蒂尔反应为:CO2(g)+ 4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)△H1
(1)常温常压下,已知:①的燃烧热()分别为-285.5 kJ/mol和-890.0 kJ/mol;
△H2=+44.0 kJ/mol。则=___________ kJ/mol。
(2)在某一恒容密闭容器中加入CO2、H2,其分压分别为15kPa、 30kPa, 加入催化剂并加热使其发生萨巴蒂尔反应。研究表明CH4的反应速率v(CH4)= 1.2×10-6p(CO2)p4(H2) (kPa﹒s-1), 某时刻测得H2O(g)的分压为10kPa,则该时刻v(H2)=___________
(3)研究发现萨巴蒂尔反应的历程,前三步历程如图所示。其中吸附在Pt/SiO2催化剂表面用“﹒”标注,Ts 表示过渡态。从物质吸附在催化剂表面到形成过渡态的过程会___________(填“放出热量”或“吸收热量”);反应历程中最小能垒(活化能)步骤的化学方程式为___________

Ⅱ.某研究团队经实验证明,CO2在一定条件下与H2O发生氧再生反应:
CO2(g)+ 2H2O(g) CH4(g)+2O2(g)△H1=
(4)恒压条件时,按投料,进行氧再生反应,测得不同温度下平衡时体系中各物质浓度的关系如图。

350℃时,A点的平衡常数为______(填计算结果)。为提高CO2的转化率,除改变温度外,还可采取的措施为____________
(5)氧再生反应可以通过酸性条件下半导体光催化转化实现;反应机理如图所示:

①光催化CO2转化为CH4的阴极方程式为__________________
②催化剂的催化效率和CH4的生成速率随温度的变化关系如图所示。300℃到400℃之间,CH4生成速率加快的原因是_____________
2022-05-02更新 | 1442次组卷
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【推荐2】氨是最重要的氮肥,也是产量最大的化工产品之一
Ⅰ.合成氨工艺是人工固氮的重要途径。
(1)可用作合成氨的催化剂有很多,如Os、Fe、Pt、Mn、Co等金属及相应的合金或化合物。该反应在LaCoSi催化作用的化学吸附及初步表面反应历程如下:

注:方框内包含微粒种类及数目、微粒的相对总能量(括号里的数字单位:eV)其中,TS表示过渡态,*表示吸附态。
①请写出N2参与化学吸附的反应方程式:___________
②以上历程须克服的最大势垒为___________eV。
(2)在使用同一催化剂时,将2.0molN2和6.0molH2通入体积为1L的密闭容器中,分别在T1和T2温度下进行反应。曲线A表示T2时n(H2)的变化(a点恰好达到平衡),曲线B表示T1时n(NH3)的变化。

①T2温度下反应进行到某时刻,测得容器内气体的压强为起始时的80%,则此时v(正)___________v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
②能否由图中数据得出温度T1>T2,并说明理由___________
Ⅱ.氨也可以用电化学法合成。
(3)如图是用低温固体质子导体作为电解质,用Pt-C3N4作阴极催化剂电解H2(g)和N2(g)合成NH3的原理示意图:

①Pt-C3N4电极反应产生NH3的电极反应式为___________
②实验研究表明,当外加电压超过一定值后,发现阴极产物中氨气的体积分数随着电压的增大而减小,分析其可能原因___________
Ⅲ.
(4)25℃时用氨水吸收甲酸可得到HCOONH4溶液,已知25℃时甲酸的电离常数Ka=1.8×10-4,NH3•H2O的电离常数Kb=1.8×10-5。计算反应NH3•H2O+HCOOHHCOO-+NH+H2O的平衡常数K=___________
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(1)在2L真空密闭容器中加入一定量PH4I固体,T1℃ 时发生如下反应: PH4I(s) PH3(g) + HI(g)
①下列可以作为反应达到平衡的判据是_____
A.容器内气体的压强不变
B.容器内 HI 的气体体积分数不变
C.容器内 PH4I 质量不变
D.容器内气体的密度不变
E.容器内气体的平均相对分子质量不变
②t1时刻反应达到平衡后,在t2时刻维持温度不变瞬间缩小容器体积至1L,t3时刻反应重新达到 平衡。在下图中画出t2t4时段的υ、υ随时间变化图______

(2)PH4I固体分解产生的PH3和HI均不稳定,在一定温度下也开始分解。在2L真空密闭容器中加 入一定量PH4I固体,已知在T2℃ 时存在如下反应:
Ⅰ PH4I(s) PH3(g) + HI(g) ΔH1
Ⅱ 4 PH3(g) P4(g) + 6 H2(g) ΔH2
   2 HI(g) H2 (g) + I2(g) ΔH3
①已知:298K,101kPa,H-P键、P-P键、H-H键的键能分别为322 kJ·mol-1、200 kJ·mol-1、436 kJ·mol-1试计算ΔH2 =______________
②各反应均达平衡时,测得体系中 n(PH3)=a mol ,n(P4)=b mol ,n(H2)=c mol ,则 T2℃时 反应I的平衡常数K值为___________________。(用a、b、c表示)
③维持温度不变,缩小体积增大压强,达到新的平衡后,发现其它各成分的物质的量均发生变化,而n(I2)基本不变,试解释可能原因_____
2020-06-24更新 | 294次组卷
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