硫酸镍是一种重要的化工中间体,是镍行业研究的热点。一种以石油化工中废镍催化剂(主要成分为NiCO3和SiO2,含少量Fe2O3、Cr2O3)为原料制备硫酸镍的工业流程如图:
已知:①NiS、Ni(OH)2、Cr(OH)3均难溶于水,Cr(OH)3是两性氢氧化物。
②Fe(OH)3不溶于NH4Cl-氨水的混合液,Ni(OH)2溶于NH4Cl-氨水的混合液生成[Ni(NH3)6]2+。
请回答下列问题:
(1)“酸溶”时为了提高浸取率,可采取的措施有________ (任写出一条)。
(2)“滤渣I”的主要成分是_________ 。
(3)“一次碱析”时,加入的NaOH溶液需过量,则含铬微粒发生反应的离子方程式为__________ 。
(4)“氨解”的目的为___ ,“净化”时加入的H2S的目的是将镍元素转化为____ 沉淀。
(5)“氧化”时发生反应的离子方程为________ 。
(6)“二次碱析”时,若使溶液中的Ni2+沉淀完全(离子浓度≤10-5mol·L-1时,离子沉淀完全),则需维持c(OH-)不低于_______ (已知Ni(OH)2的Ksp=2×10-15,≈1.4)。
(7)以Fe、Ni为电极制取Na2FeO4的原理如图所示。通电后,在铁电极附近生成紫红色的FeO42-。电解时阳极的电极反应式为________ ,离子交换膜(b)为__________ (填“阴”或“阳”)离子交换膜。
已知:①NiS、Ni(OH)2、Cr(OH)3均难溶于水,Cr(OH)3是两性氢氧化物。
②Fe(OH)3不溶于NH4Cl-氨水的混合液,Ni(OH)2溶于NH4Cl-氨水的混合液生成[Ni(NH3)6]2+。
请回答下列问题:
(1)“酸溶”时为了提高浸取率,可采取的措施有
(2)“滤渣I”的主要成分是
(3)“一次碱析”时,加入的NaOH溶液需过量,则含铬微粒发生反应的离子方程式为
(4)“氨解”的目的为
(5)“氧化”时发生反应的离子方程为
(6)“二次碱析”时,若使溶液中的Ni2+沉淀完全(离子浓度≤10-5mol·L-1时,离子沉淀完全),则需维持c(OH-)不低于
(7)以Fe、Ni为电极制取Na2FeO4的原理如图所示。通电后,在铁电极附近生成紫红色的FeO42-。电解时阳极的电极反应式为
更新时间:2020-01-13 16:07:12
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解答题-原理综合题
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【推荐1】以CO2和H2为原料制造更高价值的化学产品是用来缓解温室效应的研究方向。
(1)工业上常用CO2和H2为原料合成甲醇(CH3OH),过程中发生如下两个反应:
反应I:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-51 kJ·mol-1
反应II:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH=+41 kJ·mol-1
①已知几种化学键的键能如下表所示,则a=_______ kJ·mol-1。
②若反应II逆反应活化能Ea′=124 kJ·mol-1,则该反应的正反应的活化能Ea=_______ kJ·mol-1。
(2)向2L容器中充入1 mol CO2和2 mol H2,若只发生反应I,测得反应在不同压强平衡混合物中甲醇体积分数φ(CH3OH)随温度变化如图1所示,逆反应速率与容器中c(CH3OH)关系如图2所示:
①图1中P1_______ P2(填“>”、“<”或“=”);
②图2中x点平衡体系时升温,反应重新达平衡状态时新平衡点可能是_______ (填字母序号)。
(3)若反应II的正、逆反应速率分别可表示为v正=k正c(CO2)·c(H2)、v逆=k逆c(CO)·c(H2O),k正、k逆分别表示正、逆反应速率常数,只与温度有关。则图3中所示的甲、乙、丙、丁四条直线中,表示lgk正随温度T变化关系的直线是_______ ,表示lgk逆随温度T变化关系的直线是_______ 。
(1)工业上常用CO2和H2为原料合成甲醇(CH3OH),过程中发生如下两个反应:
反应I:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-51 kJ·mol-1
反应II:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH=+41 kJ·mol-1
①已知几种化学键的键能如下表所示,则a=
化学键 | C-H | C-O | H-O | H-H | C≡O |
键能/kJ·mol-1 | 406 | 351 | 465 | 436 | a |
(2)向2L容器中充入1 mol CO2和2 mol H2,若只发生反应I,测得反应在不同压强平衡混合物中甲醇体积分数φ(CH3OH)随温度变化如图1所示,逆反应速率与容器中c(CH3OH)关系如图2所示:
①图1中P1
②图2中x点平衡体系时升温,反应重新达平衡状态时新平衡点可能是
(3)若反应II的正、逆反应速率分别可表示为v正=k正c(CO2)·c(H2)、v逆=k逆c(CO)·c(H2O),k正、k逆分别表示正、逆反应速率常数,只与温度有关。则图3中所示的甲、乙、丙、丁四条直线中,表示lgk正随温度T变化关系的直线是
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解答题-实验探究题
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(0.64)
【推荐2】某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中,发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题:
(1)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是_________ ;
(2)实验室中现有Na2SO4、MgSO4、HgSO4、K2SO4等4种溶液,可与实验中CuSO4溶液起相似作用的是__________ ;
(3)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响,该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中,收集产生的气体,记录获得相同体积的气体所需时间。
①请完成此实验设计,其中:V1=______ mL,V9=_____ mL;
②该同学最后得出的结论为:当加入少量CuSO4溶液时,生成氢气的速率会大大提高,但当加入的CuSO4溶液超过一定量时,生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因_____________________________ 。
(1)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是
(2)实验室中现有Na2SO4、MgSO4、HgSO4、K2SO4等4种溶液,可与实验中CuSO4溶液起相似作用的是
(3)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响,该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中,收集产生的气体,记录获得相同体积的气体所需时间。
实验 混合溶液 | A | B | C | D | E | F |
4mol·L-1H2SO4溶液/mL | 30 | V1 | V2 | V3 | V4 | V5 |
饱和CuSO4溶液/mL | 0 | 0.5 | 2.5 | 5 | V6 | 20 |
H2O/mL | V7 | V8 | V9 | V10 | 10 | 0 |
②该同学最后得出的结论为:当加入少量CuSO4溶液时,生成氢气的速率会大大提高,但当加入的CuSO4溶液超过一定量时,生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因
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解答题-原理综合题
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(0.65)
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解题方法
【推荐3】绿水青山是习总书记构建美丽中国的伟大设想,研究碳、氮、硫等物质对建设美丽中国具有重要意义。
(1)CO2与CH4经催化重整,制得合成气: CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)
已知上述反应中相关的化学键键能数据如下:
则该反应的 ΔH=_______
(2)已知:
N2 (g) +2O2 (g) =2NO2 (g) ΔH = + 67.7kJ·mol-1
N2H4 (g) +O2 (g) =N2 (g) +2H2O (g) ΔH =-534.0kJ·mol-1
2NO2 (g) N2O4 (g) ΔH = -52.7kJ·mol-1
写出气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式_______
(3)在固定体积密闭容器中,进行如下化学反应: N2 (g) +3H2 (g) 2NH3 (g) ΔH <0,下列各项能说明该反应在一定温度下已达到平衡状态的是_______ (填字母)。
a. v (N2)正=3v (H2)逆
b.混合气体的密度保持不变
c.容器内压强保持不变
d.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1 :3 :2
e.N2和H2的转化率相等
f.体系中气体的平均摩尔质量不再改变
(4)以太阳能为热源,热化学硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法,其流程图如下:
相关反应的热化学方程式为:
反应I: SO2(g)+ I2(g)+ 2H2O(1)= 2HI(aq) + H2SO4(aq); ΔH 1= - 213 kJ·mol-1
反应II: H2SO4(aq) = SO2(g) + H2O +1/2O2(g); ΔH 2= +327 kJ·mol-1
反应III:2HI(aq) =H2(g)+ I2(g); ΔH3 = +172 kJ·mol-l
下列说法不正确的是
(5)催化剂的研究一直 受到高度重视。催化剂参与化学过程,反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)通常用V2O5作催化剂,V2O5的催化循环机理可能为: V2O5氧化SO2时,自身被还原为VO2; VO2再被氧气氧化。写出该催化循环机理的两步化学方程式_______ 、_______ 。
(1)CO2与CH4经催化重整,制得合成气: CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)
已知上述反应中相关的化学键键能数据如下:
化学键 | C- H | C=O | H-H | CO(CO) |
键能/kJ·mol-l | a | b | c | d |
(2)已知:
N2 (g) +2O2 (g) =2NO2 (g) ΔH = + 67.7kJ·mol-1
N2H4 (g) +O2 (g) =N2 (g) +2H2O (g) ΔH =-534.0kJ·mol-1
2NO2 (g) N2O4 (g) ΔH = -52.7kJ·mol-1
写出气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式
(3)在固定体积密闭容器中,进行如下化学反应: N2 (g) +3H2 (g) 2NH3 (g) ΔH <0,下列各项能说明该反应在一定温度下已达到平衡状态的是
a. v (N2)正=3v (H2)逆
b.混合气体的密度保持不变
c.容器内压强保持不变
d.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1 :3 :2
e.N2和H2的转化率相等
f.体系中气体的平均摩尔质量不再改变
(4)以太阳能为热源,热化学硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法,其流程图如下:
相关反应的热化学方程式为:
反应I: SO2(g)+ I2(g)+ 2H2O(1)= 2HI(aq) + H2SO4(aq); ΔH 1= - 213 kJ·mol-1
反应II: H2SO4(aq) = SO2(g) + H2O +1/2O2(g); ΔH 2= +327 kJ·mol-1
反应III:2HI(aq) =H2(g)+ I2(g); ΔH3 = +172 kJ·mol-l
下列说法不正确的是
A.该过程实现了太阳能到化学能的转化 |
B.SO2和I2对总反应起到了催化剂的作用 |
C.总反应的热化学方程式为: 2H2O(1)= 2H2(g)+O2(g); ΔH = +286 kJ ·mol-1 |
D.该过程降低了水分解制氢反应的活化能,但总反应的ΔH不变 |
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解答题-工业流程题
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(0.65)
解题方法
【推荐1】七水硫酸镁( MgSO4.7H2O)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——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、FeO、CaO、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
表2 两种盐的溶解度(单位为g/l00g水)
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pH和溶解度数据,试回答下列问题:
(1)硼镁泥加入浓硫酸时,FeO发生的变化是___ (选填序号)。
a.被钝化 b.被氧化 c.被溶解
(2)过滤I的滤液中加入硼镁泥,调节溶液的pH =5—6,再加入NaClO溶液加热煮沸,其目的有:
①将溶液中的Mn2+氧化成MnO2,该反应的离子反应方程式为____________ 。
②____________ ,该反应的离子反应方程式为___________ 。
(3)沉淀B中除MnO2、SiO2外还含有_______ 、_________ 等物质(填化学式)。
(4)沉淀C的化学式是__________ ,过滤Ⅲ需趁热过滤的理由是_____________ 。
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)3 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Mn(OH)2 | Mg(OH)2 |
pH | 5.2 | 3.2 | 9.7 | 10.4 | 11.2 |
温度/℃ | 10 | 30 | 40 | 50 | 60 |
CaSO4 | 0.19 | 0.21 | 0.21 | 0.20 | 0.19 |
MgSO4·7H2O | 30.9 | 35.5 | 40.8 | 45.6 |
根据以上流程图并参考表格pH和溶解度数据,试回答下列问题:
(1)硼镁泥加入浓硫酸时,FeO发生的变化是
a.被钝化 b.被氧化 c.被溶解
(2)过滤I的滤液中加入硼镁泥,调节溶液的pH =5—6,再加入NaClO溶液加热煮沸,其目的有:
①将溶液中的Mn2+氧化成MnO2,该反应的离子反应方程式为
②
(3)沉淀B中除MnO2、SiO2外还含有
(4)沉淀C的化学式是
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解答题-工业流程题
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【推荐2】黄钾铁矾渣经如下流程可将其转化为锰锌铁氧体:
已知:①黄钾铁矾渣中铁主要以Fe2O3形式存在,锌主要以硫酸锌(ZnSO4)、氧化锌(ZnO)、硅酸锌(ZnSiO3)形式存在,黄钾铁矾渣的某些元素成分如下表所示:
②NH4F溶液用于沉淀Mg2+和Ca2+,②Fe和Cd的金属活动性相近
⑴“酸浸”后,滤渣1的主要成分为________ (写化学式);为了提高浸出率,可采取的措施有________ (写出一种即可)。
⑵“还原除杂”工序中,加入铁粉是为了除去溶液中________ 、________ 等金属杂质离子。
⑶加入(NH4)2S沉淀Cd2+时应避免过量,原因是________ ;若此过程中溶液搅拌时间过长,则会导致Cd2+去除率偏低,原因是________ 。(已知:CdS的溶度积Ksp = 8×10-27,FeS的溶度积Ksp = 4×10-19,ZnS的溶度积Ksp = 1.6×10-24)
⑷写出“共沉淀”工序中生成FeCO3的离子反应方程式为:________ 。
⑸锰锌铁氧体是一种重要的磁性材料。测定铁氧体中ZnO的实验步骤如下:
①写出除锰(Mn2+)步骤中的离子方程式________ 。
②准确量取25.00 mL溶液A,掩蔽铁后,用二甲酚橙作指示剂,用0.0100mol/L的EDTA(Na2H2Y)标准溶液滴定其中的Zn2+ (反应原理为Zn2+ + H2Y2- =ZnY 2- + 2H+),至滴定终点时消耗EDTA标准溶液20.00 mL。通过计算确定该铁氧体中ZnO的质量分数为________ 。
已知:①黄钾铁矾渣中铁主要以Fe2O3形式存在,锌主要以硫酸锌(ZnSO4)、氧化锌(ZnO)、硅酸锌(ZnSiO3)形式存在,黄钾铁矾渣的某些元素成分如下表所示:
元素 | Fe | Zn | Cu | Cd | Ca | Mg | Si |
质量分数 | 28.9 | 8.77 | 0.37 | 0.18 | 0.37 | 0.84 | 4.63 |
⑴“酸浸”后,滤渣1的主要成分为
⑵“还原除杂”工序中,加入铁粉是为了除去溶液中
⑶加入(NH4)2S沉淀Cd2+时应避免过量,原因是
⑷写出“共沉淀”工序中生成FeCO3的离子反应方程式为:
⑸锰锌铁氧体是一种重要的磁性材料。测定铁氧体中ZnO的实验步骤如下:
①写出除锰(Mn2+)步骤中的离子方程式
②准确量取25.00 mL溶液A,掩蔽铁后,用二甲酚橙作指示剂,用0.0100mol/L的EDTA(Na2H2Y)标准溶液滴定其中的Zn2+ (反应原理为Zn2+ + H2Y2- =ZnY 2- + 2H+),至滴定终点时消耗EDTA标准溶液20.00 mL。通过计算确定该铁氧体中ZnO的质量分数为
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【推荐3】碳酸锶(SrCO3)难溶于水,主要用于电磁材料和金属冶炼。一种由工业碳酸锶(含少量Ba2+、Ca2+、Mg2+、 Pb2+等)制备高纯碳酸锶的工艺流程如下:
已知:
I. Cr(OH)3为两性氢氧化物;
II.常温下,各物质的溶度积常数如下表所示。
回答下列问题:
(1)气体A的电子式为_______ 。
(2)“除钡、铅”时,pH过低会导致(NH4)2CrO4的利用率降低,原因为_______ (用离子方程式解释);“还原”时含铬微粒发生反应的离子方程式为_______ 。
(3)“滤渣1”的主要成分为_______ (填化学式)。
(4)用氨水和NaOH分步调节pH,而不是直接调节溶液的pH≈13的原因为_______ 。
(5)“调pH ≈13”后需对溶液进行煮沸并趁热过滤出滤渣2,煮沸并趁热过滤的原因为_______ 。
(6)“系列操作”中包含“200℃烘干”操作,烘干过程中除蒸发水分外,还能够除去SrCO3中的微量可溶性杂质,该杂质除NH4HCO3外还可能为_______ (填化学式)。
已知:
I. Cr(OH)3为两性氢氧化物;
II.常温下,各物质的溶度积常数如下表所示。
化合物 | Cr(OH)3 | Ca(OH)2 | Mg(OH)2 | SrCO3 |
Ksp近似值 | 1×10-31 | 5.5×10-6 | 1.8×10-11 | 5.6×10-10 |
(1)气体A的电子式为
(2)“除钡、铅”时,pH过低会导致(NH4)2CrO4的利用率降低,原因为
(3)“滤渣1”的主要成分为
(4)用氨水和NaOH分步调节pH,而不是直接调节溶液的pH≈13的原因为
(5)“调pH ≈13”后需对溶液进行煮沸并趁热过滤出滤渣2,煮沸并趁热过滤的原因为
(6)“系列操作”中包含“200℃烘干”操作,烘干过程中除蒸发水分外,还能够除去SrCO3中的微量可溶性杂质,该杂质除NH4HCO3外还可能为
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【推荐1】硫单质及其化合物在化工生产、污水处理等领域应用广泛。
(1)煤制得的化工原料气中含有羰基硫(O=C=S),该物质可转化为H2S,主要反应如下:
i.水解反应:COS(g)+H2O(g)H2S(g)+CO2(g)△H1
ⅱ.氢解反应:COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g) △H2
已知反应中相关的化学键键能数据如下表:
①一定条件下,密闭容器中发生反应i,其中COS(g)的平衡转化率(a)与温度(T)的关系如图(a)所示。则A、B、C三点对应的化学反应速率大小顺序为_________ (填标号)。
②结合上表中数据,计算反应ⅱ的△H2为___________ 。
③反应ⅱ的正、逆反应的平衡常数(K)与温度(T)的关系如上图(b)所示,其中表示逆反应的平衡常数(K)的曲线是_______________ (填“A”或“B”)。T1℃时,向容积为2L的恒容密闭容器中充入2 mol COS(g)和1molH2(g),发生反应ⅱ,COS的平衡转化率为__________________ 。
(2)过二硫酸是一种强氧化性酸,其结构式如下所示,
,在Ag+催化作用下,S2O82-能与Mn2+在水溶液中发生反应生成SO42-和MnO4-,该反应的离子方程式为______ 。
(3)NaHS可用于污水处理的沉淀剂。
已知:25℃时,反应Hg2+(aq)+HS-(aq)HgS(s)+H+(aq)的平衡常数K=1.75×1038,H2S的电离平衡常数Ka1=1.0×10-7,Ka2=7.0×10-15。则Ksp(HgS)=__________ 。
(4)降低SO2的排放量已经写入2018年政府工作报告,某种电化学脱硫法装置如下图所示,不仅可脱除烟气中的SO2,还可以制得H2SO4。在阴极放电的物质是_____________ ,在阳极生成SO3的电极反应式是__________________ 。
。
(1)煤制得的化工原料气中含有羰基硫(O=C=S),该物质可转化为H2S,主要反应如下:
i.水解反应:COS(g)+H2O(g)H2S(g)+CO2(g)△H1
ⅱ.氢解反应:COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g) △H2
已知反应中相关的化学键键能数据如下表:
化学键 | H-H | C=O(COS) | C=S | H-S | CO |
E/kJ·mol-1 | 436 | 745 | 580 | 339 | 1076 |
①一定条件下,密闭容器中发生反应i,其中COS(g)的平衡转化率(a)与温度(T)的关系如图(a)所示。则A、B、C三点对应的化学反应速率大小顺序为
②结合上表中数据,计算反应ⅱ的△H2为
③反应ⅱ的正、逆反应的平衡常数(K)与温度(T)的关系如上图(b)所示,其中表示逆反应的平衡常数(K)的曲线是
(2)过二硫酸是一种强氧化性酸,其结构式如下所示,
,在Ag+催化作用下,S2O82-能与Mn2+在水溶液中发生反应生成SO42-和MnO4-,该反应的离子方程式为
(3)NaHS可用于污水处理的沉淀剂。
已知:25℃时,反应Hg2+(aq)+HS-(aq)HgS(s)+H+(aq)的平衡常数K=1.75×1038,H2S的电离平衡常数Ka1=1.0×10-7,Ka2=7.0×10-15。则Ksp(HgS)=
(4)降低SO2的排放量已经写入2018年政府工作报告,某种电化学脱硫法装置如下图所示,不仅可脱除烟气中的SO2,还可以制得H2SO4。在阴极放电的物质是
。
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(0.65)
【推荐2】温室气体CO2转化为甲酸(HCOOH)既具有经济技术意义,又具有环保意义,而且甲酸还是重要的液态储氢原料,在一定条件下又可以分解释放氢气,实现能量循环。因此以CO2为碳源制备HCOOH已成为一碳化学研究的热点。
(1)已知CO2+H2→HCOOH ΔG(即ΔH-TΔS)=34.3kJ/mol。该反应在理论上属于原子经济性100%的绿色工艺,但是该反应不能自发进行,判断依据是______ ,因此不利用该反应直接制备甲酸。
(2)在实践中,CO2制备得到甲酸的一种流程如图:
资料:部分酸的电离常数(18℃-25℃时数据)
①写出过程II的离子方程式______ 。
②过程II中,其他条件不变, 转化为HCOO-的转化率如图所示。在40℃-80℃范围内,转化率迅速上升,其主要原因是______ 。
③过程III的化学方程式是______ (任写一个)。
(3)电催化合成甲酸因活化容易且能在常温常压下反应,因此具有广阔前景。某CO2电催化反应器示意图如图所示。
①阴极的电极反应式是______ 。
②该电解反应得到的副产品除H2外,还可能有______ (任写一个)。
(4)甲酸催化释氢是一种较为理想的技术。如图所示为甲酸释氢原理,图中Aox的化学式是______ 。
(1)已知CO2+H2→HCOOH ΔG(即ΔH-TΔS)=34.3kJ/mol。该反应在理论上属于原子经济性100%的绿色工艺,但是该反应不能自发进行,判断依据是
(2)在实践中,CO2制备得到甲酸的一种流程如图:
资料:部分酸的电离常数(18℃-25℃时数据)
物质 | Ka | 物质 | Ka |
HCOOH | 1.7×10-4 | H2CO3 | Ka1=1.7×10-4 Ka2=5.6×10-11 |
②过程II中,其他条件不变, 转化为HCOO-的转化率如图所示。在40℃-80℃范围内,转化率迅速上升,其主要原因是
③过程III的化学方程式是
(3)电催化合成甲酸因活化容易且能在常温常压下反应,因此具有广阔前景。某CO2电催化反应器示意图如图所示。
①阴极的电极反应式是
②该电解反应得到的副产品除H2外,还可能有
(4)甲酸催化释氢是一种较为理想的技术。如图所示为甲酸释氢原理,图中Aox的化学式是
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(0.65)
解题方法
【推荐3】我国提出争取在2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。因此,研发二氧化碳利用技术、降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。回答下列问题:
(1)某模拟“人工树叶”的电化学实验装置如图1所示,该装置能将H2O和CO2转化为O2和丙醇(C3H8O)燃料,所有气体均换算成标准状况下。
图1
①a电极为电解池的____ (填“阴极”或“阳极”),发生____ (填“氧化”或“还原”)反应。
②b电极上的电极反应式为____ ,每消耗5.6LCO2,同时生成O2的质量为____ g。
(2)利用如图2所示装置从海水中提取CO2,有利于减少温室气体的含量。
①气体e为____ (填化学式)。
②电解过程中产生的H+通过阳离子交换膜由____ (填“a室→b室”或“b室→a室”);海水中因含有HCO,使得海水显碱性,写出提取CO2的离子方程式:____ 。
(3)科学家利用电化学装置可实现CH4和CO2两种分子的耦合转化,其原理如图3所示。若生成的乙烯和乙烷的体积之比为3:4,则消耗CH4和CO2的体积之比为____ 。
图3
(1)某模拟“人工树叶”的电化学实验装置如图1所示,该装置能将H2O和CO2转化为O2和丙醇(C3H8O)燃料,所有气体均换算成标准状况下。
图1
①a电极为电解池的
②b电极上的电极反应式为
(2)利用如图2所示装置从海水中提取CO2,有利于减少温室气体的含量。
①气体e为
②电解过程中产生的H+通过阳离子交换膜由
(3)科学家利用电化学装置可实现CH4和CO2两种分子的耦合转化,其原理如图3所示。若生成的乙烯和乙烷的体积之比为3:4,则消耗CH4和CO2的体积之比为
图3
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【推荐1】随着材料科学的发展,金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用,并被誉为“合金维生素”。工业上回收废钒催化剂(含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣),科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺,回收率达91.7%以上。该工艺的主要流程如图所示:
已知部分含钒物质在水中的溶解性如下表所示:
请问答下列问题:
(1)工业上由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法,其化学方程式可表示为____ 。
(2)滤液中含钒的主要成分________ (写化学式)。反应①的离子方程式___________________ 。
(3)萃取和反萃取过程中所需的主要玻璃仪器为_____________ 。若反萃取使用硫酸用量过大,进一步处理会增加_______ (填化学式)的用量,造成成本增大。
(4)该工艺反应③的沉淀率(又称沉钒率)是回收钒的关键之一,写出该步发生反应的离子方程式___________________ 。“沉淀”过程中,沉钒率受温度、氯化铵系数(NH4Cl的质量与调节pH之后的料液中VO3-的质量比)等的影响,其中温度与沉钒率的关系如图所示,温度高于80℃沉钒率降低的可能原因是___________________________ 。
(5)25℃时,取样进行试验分析,得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表:
结合上表,在实际生产中,③中加入氨水,调节溶液的最佳pH值为____ 。若矾沉淀率为93.1%时不产生Fe(OH)3沉淀,则溶液中c(Fe3+)<_____ 。(已知:25℃时,Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39)
(6)废钒催化剂中V2O5的质量分数为6%(原料中的所有钒已换算成V2O5)。取100g此废钒催化剂按上述流程进行实验,当加入105mL 0.1mol•L-1的KClO3溶液时,溶液中的钒恰好被完全处理,假设以后各步钒没有损失,则该工业生产中钒的回收率是______________ 。
已知部分含钒物质在水中的溶解性如下表所示:
物质 | VOSO4 | V2O5 | NH4VO3 | (VO2)2SO4 |
溶解性 | 可溶 | 难溶 | 难溶 | 易溶 |
请问答下列问题:
(1)工业上由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法,其化学方程式可表示为
(2)滤液中含钒的主要成分
(3)萃取和反萃取过程中所需的主要玻璃仪器为
(4)该工艺反应③的沉淀率(又称沉钒率)是回收钒的关键之一,写出该步发生反应的离子方程式
(5)25℃时,取样进行试验分析,得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表:
pH | 1.3 | 1.4 | 1.5 | 1.6 | 1.7 | 1.8 | 1.9 | 2.0 | 2.1 |
钒沉淀率% | 88.1 | 94.8 | 96.5 | 98.0 | 98.8 | 98.8 | 96.4 | 93.1 | 89.3 |
结合上表,在实际生产中,③中加入氨水,调节溶液的最佳pH值为
(6)废钒催化剂中V2O5的质量分数为6%(原料中的所有钒已换算成V2O5)。取100g此废钒催化剂按上述流程进行实验,当加入105mL 0.1mol•L-1的KClO3溶液时,溶液中的钒恰好被完全处理,假设以后各步钒没有损失,则该工业生产中钒的回收率是
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【推荐2】实验室制备苯甲醇和苯甲酸的化学原理是:
2 +KOH→ +
+HCl→ +KCl
已知苯甲醛易被空气氧化,苯甲醇的沸点为205.3℃;苯甲酸的熔点为122℃,沸点为249℃,常温下溶解度为0.34 g;乙醚的沸点为34.8℃,难溶于水。制备苯甲醇和苯甲酸的主要过程如下所示:
试根据上述信息回答下列问题:
(1)操作Ⅰ的名称是_______ ,乙醚溶液中所溶解的主要成分是_______ 。
(2)进行操作Ⅱ需要的仪器除蒸馏烧瓶、酒精灯、尾接管、温度计、锥形瓶等外,还需要的玻璃仪器是_______ ,温度计水银球上沿放置的位置应是如图的_______ (填“a”“b”“c”或“d”)处。
(3)为获得产品乙,操作Ⅲ一般是一系列操作,依次为_______ 。
(4)如何用实验证明提纯后的产品乙中杂质是否除完?_______ 。
(5)已知苯甲醛的质量为a g,最后获得苯甲酸产品质量为b g,则该实验获得苯甲酸的产率是_______ 。(用含a,b的代数式表达;产率=)
2 +KOH→ +
+HCl→ +KCl
已知苯甲醛易被空气氧化,苯甲醇的沸点为205.3℃;苯甲酸的熔点为122℃,沸点为249℃,常温下溶解度为0.34 g;乙醚的沸点为34.8℃,难溶于水。制备苯甲醇和苯甲酸的主要过程如下所示:
试根据上述信息回答下列问题:
(1)操作Ⅰ的名称是
(2)进行操作Ⅱ需要的仪器除蒸馏烧瓶、酒精灯、尾接管、温度计、锥形瓶等外,还需要的玻璃仪器是
(3)为获得产品乙,操作Ⅲ一般是一系列操作,依次为
(4)如何用实验证明提纯后的产品乙中杂质是否除完?
(5)已知苯甲醛的质量为a g,最后获得苯甲酸产品质量为b g,则该实验获得苯甲酸的产率是
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解答题-工业流程题
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适中
(0.65)
名校
【推荐3】绿矾被广泛用于医药和工业领域,工业上两种制备绿矾(FeSO4•7H2O)的方法如图:
方法一:利用黄铜矿粉(主要成分为CuFeS2)制取绿矾(流程如图1所示)
已知:部分阳离子以氧化物形式沉淀时溶液的pH见表:
(1)调节pH时,应该控制其范围为______ ,试剂a和试剂b分别为_____ (填名称),操作1的名称为______ 。
(2)有一种细菌在有氧气存在的稀硫酸中可以将CuFeS2氧化成硫酸盐,写出该反应的化学方程式(并标出电子转移方向和数目):________ 。
方法二:利用工业废铁屑制取绿矾(流程如图2所示)。
(3)加入适量Na2CO3溶液的作用是______ 。
(4)实验室进行操作Ⅰ需要用到的玻璃仪器的名称为______ 。
(5)可通过检验CO判断操作Ⅰ是否洗涤干净,检验方法为______ 。
(6)测定绿矾产品中FeSO4•7H2O含量的方法如下:
a.称取3.72 g绿矾产品,溶解,在250 mL容量瓶中定容
b.量取25.00 mL待测液于锥形瓶中
c.用硫酸酸化的0.0100 mol/L KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00 mL。
①滴定到达终点时判断依据为___ 。
②样品中FeSO4•7H2O的质量分数为___ (用分数表示)。
③上述测定中,若滴定管规格为50 mL,则步骤a中称取样品的质量不能超过_____ g(保留小数点后四位)。
方法一:利用黄铜矿粉(主要成分为CuFeS2)制取绿矾(流程如图1所示)
已知:部分阳离子以氧化物形式沉淀时溶液的pH见表:
金属离子 | Fe2+ | Fe3+ | Cu2+ |
开始沉淀的pH | 6.3 | 1.5 | 5.2 |
沉淀完全的pH | 8.3 | 2.8 | 6.7 |
(1)调节pH时,应该控制其范围为
(2)有一种细菌在有氧气存在的稀硫酸中可以将CuFeS2氧化成硫酸盐,写出该反应的化学方程式(并标出电子转移方向和数目):
方法二:利用工业废铁屑制取绿矾(流程如图2所示)。
(3)加入适量Na2CO3溶液的作用是
(4)实验室进行操作Ⅰ需要用到的玻璃仪器的名称为
(5)可通过检验CO判断操作Ⅰ是否洗涤干净,检验方法为
(6)测定绿矾产品中FeSO4•7H2O含量的方法如下:
a.称取3.72 g绿矾产品,溶解,在250 mL容量瓶中定容
b.量取25.00 mL待测液于锥形瓶中
c.用硫酸酸化的0.0100 mol/L KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00 mL。
①滴定到达终点时判断依据为
②样品中FeSO4•7H2O的质量分数为
③上述测定中,若滴定管规格为50 mL,则步骤a中称取样品的质量不能超过
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