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解题方法
1 . 将作为弱氧化剂用于乙烷脱氢制备乙烯,具有避免乙烷深度氧化、资源化利用等显著优势。
(1)①查阅资料,计算氧化脱氢反应的反应热
i.查阅______ 的燃烧热数据(填化学式)。
ii.查阅水的汽化热: 。
利用上述数据,得如下热化学方程式:
②检验产物有乙烯生成的操作和现象______ 。
(2)结合键能数据分析氧化脱氢反应的挑战和难点______ 。
(3)推测催化氧化脱氢反应过程示意图如下,补全示意图中画框部分(示意图中未使用键线式)。
(4)分析投料体积比对反应的影响(650℃,0.1MPa,催化剂)
①从1提高到5,转化率从33.3%增加到50.5%,简述转化率增加的原因______ 。(体积比为3和4时乙烷转化率基本相同)
②从4提高到5,副反应的化学方程式可能是______ 。
(1)①查阅资料,计算氧化脱氢反应的反应热
i.查阅
ii.查阅水的汽化热: 。
利用上述数据,得如下热化学方程式:
②检验产物有乙烯生成的操作和现象
(2)结合键能数据分析氧化脱氢反应的挑战和难点
键 | |||
键能 | 347.7 | 413.4 | 745 |
(3)推测催化氧化脱氢反应过程示意图如下,补全示意图中画框部分(示意图中未使用键线式)。
(4)分析投料体积比对反应的影响(650℃,0.1MPa,催化剂)
①从1提高到5,转化率从33.3%增加到50.5%,简述转化率增加的原因
②从4提高到5,副反应的化学方程式可能是
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2 . 资源化利用是解决资源和能源短缺、减少碳排放的一种途径。
Ⅰ.制甲醇,过程如下:
i.催化剂活化:(无活性)(有活性)
ii.与在活化后的催化剂表面可逆的发生如下反应:
反应①: ,其反应历程如图;
反应②: 。
已知:选择性。
(1)制甲醇的过程中,为同时提高平衡转化率和的选择性,可采取的措施为___________ 。
(2)关于反应①历程,以下描述正确的是___________。(填序号)。
(3)与混合气体以不同流速通过反应器,气体流速与转化率、选择性的关系如图:
①其他条件不变,气体流速较慢可造成的积累,使催化剂失活,用化学方程式表示催化剂失活的原因:___________ 。
②其他条件不变,气体流速加快,转化率、选择性变化的原因是___________ 。
Ⅱ.一种以甲醇和二氧化碳为主要原料,利用和CuO纳米片(CuONS/CF)作催化电极,电化学法制备甲酸的工作原理如图所示 (已知电解时甲醇难在电极上直接放电):
(4)①加入NaCl溶液的作用是___________ 。
②若有4mol通过质子交换膜,将阴阳极溶液混合并酸化,理论获得HCOOH___________ mol。
Ⅰ.制甲醇,过程如下:
i.催化剂活化:(无活性)(有活性)
ii.与在活化后的催化剂表面可逆的发生如下反应:
反应①: ,其反应历程如图;
反应②: 。
已知:选择性。
(1)制甲醇的过程中,为同时提高平衡转化率和的选择性,可采取的措施为
(2)关于反应①历程,以下描述正确的是___________。(填序号)。
A.反应物键能之和大于生成物键能之和 |
B.以上过程中经历了In—C、In-O键的形成和断裂 |
C.无活性的可能原因是结构中缺少氧空位 |
D.原料气中添加少量CO主要目的是为了抑制反应②进行 |
①其他条件不变,气体流速较慢可造成的积累,使催化剂失活,用化学方程式表示催化剂失活的原因:
②其他条件不变,气体流速加快,转化率、选择性变化的原因是
Ⅱ.一种以甲醇和二氧化碳为主要原料,利用和CuO纳米片(CuONS/CF)作催化电极,电化学法制备甲酸的工作原理如图所示 (已知电解时甲醇难在电极上直接放电):
(4)①加入NaCl溶液的作用是
②若有4mol通过质子交换膜,将阴阳极溶液混合并酸化,理论获得HCOOH
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解题方法
3 . 丙烯是重要的化工原料,目前生产丙烯主要有丙烷脱氢、丙烷与二氧化碳耦合等技术。
方法一:丙烷在催化剂作用下直接脱氢法制丙烯
已知:主反应 Ⅰ:C3H8(g) C3H6(g)+H2(g)ΔH1>0
副反应 Ⅱ:C3H8(g) C2H4(g)+CH4(g)
(1)反应Ⅰ自发进行的条件___________ 。
(2)一定温度下,向1L恒容密闭容器中通入0.6mol C3H8,压强为0.75MPa,反应后测得各组分的平衡压强(即组分的物质的量分数×总压)为:p(C3H8)=0.5MPa、p(CH4)=0.075MPa,则该温度下,用物质的量浓度表示反应Ⅰ的平衡常数Kc的数值为___________ 。
(3)下列说法正确的是___________
方法二:丙烷与二氧化碳耦合法制丙烯
(4)以In/Zn作为催化剂,丙烷与二氧化碳可通过耦合法制丙烯,主要发生如下反应:
Ⅰ:C3H8(g) C3H6(g)+H2(g)
Ⅱ:C3H8(g) C2H4(g)+CH4(g)
Ⅲ:CO2(g)+9H2(g) C3H6(g)+6H2O(g)
Ⅳ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
在580℃时,将C3H8和CO2按体积比1:1充入一恒压密闭容器中进行反应,实验测得体系中C3H8(g)、CO2(g)的转化率和C3H6(g)的选择性随催化剂组成变化如图甲,体系中C3H8(g)、CO2(g)的平衡转化率和C3H6(g)的平衡产率随压强变化如图乙。
已知:C3H6(g)的选择性越高,副产物的含量越低。
耦合法制丙烯适宜选择的生产条件为___________ ,随压强增大C3H6(g)的平衡产率先增大后减小的原因为___________ 。
方法一:丙烷在催化剂作用下直接脱氢法制丙烯
已知:主反应 Ⅰ:C3H8(g) C3H6(g)+H2(g)ΔH1>0
副反应 Ⅱ:C3H8(g) C2H4(g)+CH4(g)
(1)反应Ⅰ自发进行的条件
(2)一定温度下,向1L恒容密闭容器中通入0.6mol C3H8,压强为0.75MPa,反应后测得各组分的平衡压强(即组分的物质的量分数×总压)为:p(C3H8)=0.5MPa、p(CH4)=0.075MPa,则该温度下,用物质的量浓度表示反应Ⅰ的平衡常数Kc的数值为
(3)下列说法正确的是___________
A.通过充入惰性气体增大压强,不改变反应Ⅰ的反应速率 |
B.恒温恒压条件下,ΔH1保持不变,说明反应Ⅰ达到平衡状态 |
C.若只发生反应Ⅰ,恒压条件下,向原料气中掺入水蒸气,可增大反应的平衡常数,提高丙烯的产率 |
D.已知高温条件下,C-C键比C-H键更易断裂,则制备丙烯应选择较低温度下的高效催化剂 |
方法二:丙烷与二氧化碳耦合法制丙烯
(4)以In/Zn作为催化剂,丙烷与二氧化碳可通过耦合法制丙烯,主要发生如下反应:
Ⅰ:C3H8(g) C3H6(g)+H2(g)
Ⅱ:C3H8(g) C2H4(g)+CH4(g)
Ⅲ:CO2(g)+9H2(g) C3H6(g)+6H2O(g)
Ⅳ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
在580℃时,将C3H8和CO2按体积比1:1充入一恒压密闭容器中进行反应,实验测得体系中C3H8(g)、CO2(g)的转化率和C3H6(g)的选择性随催化剂组成变化如图甲,体系中C3H8(g)、CO2(g)的平衡转化率和C3H6(g)的平衡产率随压强变化如图乙。
已知:C3H6(g)的选择性越高,副产物的含量越低。
耦合法制丙烯适宜选择的生产条件为
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解题方法
4 . 五氧化二钒(V2O5)是广泛用于冶金、化工等行业的催化剂。由富钒废渣制备V2O5的一种流程如下:
已知:i.NaVO3溶于水,NH4VO3难溶于水。
ii.部分含钒(五价)物质在水溶液中的主要存在形式:
(1)“酸浸”时,MnO2将VO+转化为的离子反应方程式为___________ 。
(2)通过“调pH、萃取、反萃取”等过程,可制得NaVO3溶液。
已知能被有机萃取剂(简称ROH)萃取,其萃取原理可表示为:。
①萃取前,加盐酸调节溶液的pH为7的目的是___________ 。
②反萃取中,反萃取率随着pH的升高呈现先增大后减小的趋势的原因是___________ 。
(3)“沉钒”时,向pH为8的NaVO3溶液中加入NH4Cl溶液,析出NH4VO3沉淀。沉钒温度需控制在70℃左右,温度不能过高的原因是___________ 。
(4)NH4VO3在空气中灼烧得V2O5。为测定回收所得V2O5样品的纯度,进行如下实验:称取1.000g灼烧后的样品,用稀硫酸溶解、定容得100mL(VO2)2SO4溶液。量取20.00mL溶液放入锥形瓶中,加入过量的5.00mL0.5000mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2溶液,再用0.01000mol·L-1KMnO4标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液12.00mL。
已知:;
。
计算V2O5样品的纯度(写出计算过程)。___________ 。
(5)用活化后的V2O5作催化剂,NH3将NO还原为N2的一种反应历程如图所示。V2O5与H2O形成能提供质子的酸性位,NH3以“氢键”形式吸附在酸性位上生成“中间体X”;NO与X反应生成不稳定的“过渡态”物质,随后分解生成N2和H2O。“中间体X”的结构式可表示为:___________ 。
已知:i.NaVO3溶于水,NH4VO3难溶于水。
ii.部分含钒(五价)物质在水溶液中的主要存在形式:
pH | <1.0 | 1.0~4.0 | 4.0~6.0 | 6.0~8.5 | 8.5~13.0 | >13.0 |
主要存在形式 | V2O5 | 多钒酸根 | 多钒酸根 | |||
备注 | 多钒酸盐在水中溶解度较小 |
(2)通过“调pH、萃取、反萃取”等过程,可制得NaVO3溶液。
已知能被有机萃取剂(简称ROH)萃取,其萃取原理可表示为:。
①萃取前,加盐酸调节溶液的pH为7的目的是
②反萃取中,反萃取率随着pH的升高呈现先增大后减小的趋势的原因是
(3)“沉钒”时,向pH为8的NaVO3溶液中加入NH4Cl溶液,析出NH4VO3沉淀。沉钒温度需控制在70℃左右,温度不能过高的原因是
(4)NH4VO3在空气中灼烧得V2O5。为测定回收所得V2O5样品的纯度,进行如下实验:称取1.000g灼烧后的样品,用稀硫酸溶解、定容得100mL(VO2)2SO4溶液。量取20.00mL溶液放入锥形瓶中,加入过量的5.00mL0.5000mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2溶液,再用0.01000mol·L-1KMnO4标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液12.00mL。
已知:;
。
计算V2O5样品的纯度(写出计算过程)。
(5)用活化后的V2O5作催化剂,NH3将NO还原为N2的一种反应历程如图所示。V2O5与H2O形成能提供质子的酸性位,NH3以“氢键”形式吸附在酸性位上生成“中间体X”;NO与X反应生成不稳定的“过渡态”物质,随后分解生成N2和H2O。“中间体X”的结构式可表示为:
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2023-09-09更新
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473次组卷
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2卷引用:江苏省苏州市2023-2024学年高三上学期期初调研测试化学试题
解题方法
5 . 以(尿素)和为原料可制备(水合肼)和无水,其主要实验流程如下:
已知:①是放热反应。
②沸点约118℃,具有强还原性,高温易分解,能与溶液剧烈反应。
(1)步骤I制备溶液时,若温度超过40℃,与溶液反应生成和,其离子方程式为___________ ;实验中为防止温度过高,可采取的措施是___________ (任填一项)。
(2)步骤II合成的装置如图所示。控制反应温度。将分液漏斗中溶液缓慢滴入三颈烧瓶中,充分反应。加热蒸馏三颈烧瓶内的溶液,收集馏分。分液漏斗中的溶液是___________ (填标号)。
A.溶液 B.和混合溶液
选择该项的理由是___________ 。蒸馏时需要减压,原因是___________ 。
(3)步骤IV用步骤III得到的副产品制备无水(水溶液中随的分布如图2所示,的溶解度曲线如图3所示)。
①边搅拌边向溶液中通入制备溶液。实验中确定停止通的操作为___________ 。
②请补充完整由溶液制备无水的实验方案:___________ ,干燥,密封包装。
(实验中须使用的试剂:、无水乙醇)
已知:①是放热反应。
②沸点约118℃,具有强还原性,高温易分解,能与溶液剧烈反应。
(1)步骤I制备溶液时,若温度超过40℃,与溶液反应生成和,其离子方程式为
(2)步骤II合成的装置如图所示。控制反应温度。将分液漏斗中溶液缓慢滴入三颈烧瓶中,充分反应。加热蒸馏三颈烧瓶内的溶液,收集馏分。分液漏斗中的溶液是
A.溶液 B.和混合溶液
选择该项的理由是
(3)步骤IV用步骤III得到的副产品制备无水(水溶液中随的分布如图2所示,的溶解度曲线如图3所示)。
①边搅拌边向溶液中通入制备溶液。实验中确定停止通的操作为
②请补充完整由溶液制备无水的实验方案:
(实验中须使用的试剂:、无水乙醇)
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解题方法
6 . 工业生产无铁硫酸铝,以硫酸浸取铝土矿(主要成分是Al2O3,还有少量的Fe2O3、SiO2)得含铁(Fe3+)的硫酸铝溶液,加热到一定温度,搅拌,加入一定量高锰酸钾溶液和硫酸锰溶液,在溶液中生成活性二氧化锰,调节溶液的pH,反应一段时间,二氧化锰和Fe(OH)3发生吸附共沉作用,最终得到无铁硫酸铝产品。
(1)硫酸浸取铝土矿时主要反应的离子方程式为___________ 。
(2)完成高锰酸钾溶液和硫酸锰溶液反应的化学方程式:KMnO4+MnSO4+H2O=___________ 。
(3)调节pH的作用是___________ 。
(4)操作1的名称为___________ ,实验室进行操作2用到的陶瓷质 仪器有___________ 。
(5)下列有关工艺的说法正确的是___________(填字母)。
(6)氧化镁熔沸点高,可制造耐火、耐高温器材,其晶胞结构如图所示。该晶体中每个周围与它最近且距离相等的数为___________ ;若该立方晶胞参数为,为阿伏加德罗常数的值,则该晶体的密度为___________ (用含a、的代数式表示)。
(1)硫酸浸取铝土矿时主要反应的离子方程式为
(2)完成高锰酸钾溶液和硫酸锰溶液反应的化学方程式:KMnO4+MnSO4+H2O=
(3)调节pH的作用是
(4)操作1的名称为
(5)下列有关工艺的说法正确的是___________(填字母)。
A.可以向溶液中再加入铝土矿粉等调节pH |
B.溶液的碱性越强,则除铁效果越好,而且不会影响硫酸铝的产率 |
C.活性二氧化锰生成量应适宜,不足时铁的去除率较低,过量时会增加成本 |
D.可以直接向溶液中加入二氧化锰粉末以除去Fe(OH)3 |
(6)氧化镁熔沸点高,可制造耐火、耐高温器材,其晶胞结构如图所示。该晶体中每个周围与它最近且距离相等的数为
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解题方法
7 . 以煤为原料,经由甲醇可制取甲醚,也可以制取烯烃并可以此取代传统的以石油为原料制取烯烃的路线。
(1)已知:在25℃和101kPa条件下,甲醇的燃烧热为-726.5 ,乙烯的燃烧热为-1411 ,(为活化能,R、C为常数,k为平衡常数)。则:
①脱水生成的热化学方程式是___________ ,该反应自发进行的条件是___________ (填“较低”、“较高”或“任意”)温度。
②甲醇脱水生成乙烯的温度与平衡常数的实验数据图如图1所示,该反应的正反应的活化能为___________ 。
(2)以煤为原料气化产生的原料气可以用来合成和,合成气平衡转化率随氢碳比 ()的变化如图2所示:甲醇制取烃的过程中,会发生多种反应,可以生成、、等,一定条件下,测得各烃的质量分数、转化率随温度变化情况如图3所示。
①下列叙述不正确 的是___________ 。
A.合成的最佳氢碳比为1.0
B.甲醇制取烃的过程中,相同条件下,温度越高越有利于的生成
C.甲醇制取乙烯的过程中,一般控制在350℃~400℃比较合适
D.甲醇制取烃的过程中,的平衡转化率随温度升高先增大后减少
②原料气合成、过程有如下反应发生:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
反应Ⅲ
图2中原料气合成的转化率高于的原因___________ 。
③在350℃,1MPa下,甲醇制取乙烯的转化率随时间的变化曲线如图4所示(为该条件下的平衡时刻)。画出在相同条件下,向容器中添加氮气作稀释剂时甲醇的转化率随时间的变化曲线。_________
(1)已知:在25℃和101kPa条件下,甲醇的燃烧热为-726.5 ,乙烯的燃烧热为-1411 ,(为活化能,R、C为常数,k为平衡常数)。则:
①脱水生成的热化学方程式是
②甲醇脱水生成乙烯的温度与平衡常数的实验数据图如图1所示,该反应的正反应的活化能为
(2)以煤为原料气化产生的原料气可以用来合成和,合成气平衡转化率随氢碳比 ()的变化如图2所示:甲醇制取烃的过程中,会发生多种反应,可以生成、、等,一定条件下,测得各烃的质量分数、转化率随温度变化情况如图3所示。
①下列叙述
A.合成的最佳氢碳比为1.0
B.甲醇制取烃的过程中,相同条件下,温度越高越有利于的生成
C.甲醇制取乙烯的过程中,一般控制在350℃~400℃比较合适
D.甲醇制取烃的过程中,的平衡转化率随温度升高先增大后减少
②原料气合成、过程有如下反应发生:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
反应Ⅲ
图2中原料气合成的转化率高于的原因
③在350℃,1MPa下,甲醇制取乙烯的转化率随时间的变化曲线如图4所示(为该条件下的平衡时刻)。画出在相同条件下,向容器中添加氮气作稀释剂时甲醇的转化率随时间的变化曲线。
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解题方法
8 . 有催化剂的条件下,将和混合加热可制备。主要的反应有:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
(1)、、的沸点由高到低的顺序是__________ 。
(2)由燃烧热求。已知(g)和CO(g)的燃烧热分别为-285.8kJ/mol、-283kJ/mol。
①要计算至少还需要一个过程的热效应(该热效应记为),则此过程的热化学方程式是___________ 。
②____________ (用含有的代数式表示)。
(3)的电子式是__________ ,其中C=O键的键能是799kJ/mol,中O—H键的键能是463kJ/mol。则,H—H键的键能与C—H的键能相差__________ kJ/mol。
(4)甲烷化反应的机理大体可归结为两种,如图表示了两种途径每步反应的能量变化(TSx代表过渡态,*表示吸附在催化剂表面的物料),其中速率较快的途径中的决速步的化学方程式是___________________ 。
(5)将混合气持续以一定的流速通过含催化剂的恒容反应器,测定的转化率和的选择性随温度的变化关系如图所示。温度高于500℃后,的转化率几乎保持不变但的选择性下降的可能原因是________________________ 。
(6)不同压强下,保持相同的投料比,测定反应体系中的平衡转化率和的平衡产率随温度的变化关系如图所示。
时曲线出现拐点的温度高于时的,原因是___________________________ 。
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
(1)、、的沸点由高到低的顺序是
(2)由燃烧热求。已知(g)和CO(g)的燃烧热分别为-285.8kJ/mol、-283kJ/mol。
①要计算至少还需要一个过程的热效应(该热效应记为),则此过程的热化学方程式是
②
(3)的电子式是
(4)甲烷化反应的机理大体可归结为两种,如图表示了两种途径每步反应的能量变化(TSx代表过渡态,*表示吸附在催化剂表面的物料),其中速率较快的途径中的决速步的化学方程式是
(5)将混合气持续以一定的流速通过含催化剂的恒容反应器,测定的转化率和的选择性随温度的变化关系如图所示。温度高于500℃后,的转化率几乎保持不变但的选择性下降的可能原因是
(6)不同压强下,保持相同的投料比,测定反应体系中的平衡转化率和的平衡产率随温度的变化关系如图所示。
时曲线出现拐点的温度高于时的,原因是
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9 . 某小组设计制备补铁剂甘氨酸亚铁的实验步骤和装置图(夹持装置省略)如图:
合成反应为:2H2NCH2COOH+FeSO4+2NaOH=(H2NCH2COO)2Fe+Na2SO4+2H2O。
有关物质性质如表所示:
回答下列问题:
(1)步骤I制备FeSO4,先打开K1、K2,关闭K3,充分反应后(仍有气泡),将B中溶液转移到D中的操作是______ 。
(2)步骤I、II中,为了防止Fe2+被氧化,采取的措施有______ 、______ (填2种)。
(3)步骤II,D中反应液pH过高或过低均会导致产率降低,原因是______ 。
(4)下列说法不正确 的是______ 。
(5)步骤V,检测产品中铁元素的含量,需要用到如图电子天平,以差量法 准确称量样品。操作的正确排序为:电子天平开机预热→A→B→______→______→______→______→F。______
A.调水平(使水平仪气泡归中)
B.利用标准码进行校准
C.往称量瓶中加入一定量样品,放回秤盘
D.将称量瓶置于秤盘中间,待示数不变时,按TAR键去皮
E.从称量瓶中倒出一定量样品,放回秤盘
F.关闭侧门,待示数不变时读数记录
合成反应为:2H2NCH2COOH+FeSO4+2NaOH=(H2NCH2COO)2Fe+Na2SO4+2H2O。
有关物质性质如表所示:
甘氨酸 | 柠檬酸 | 甘氨酸亚铁 |
易溶于水,微溶于乙醇 | 易溶于水和乙醇 | 易溶于水,微溶于乙醇 |
具有两性 | 酸性和还原性 | 常温不易,氧化变质 |
回答下列问题:
(1)步骤I制备FeSO4,先打开K1、K2,关闭K3,充分反应后(仍有气泡),将B中溶液转移到D中的操作是
(2)步骤I、II中,为了防止Fe2+被氧化,采取的措施有
(3)步骤II,D中反应液pH过高或过低均会导致产率降低,原因是
(4)下列说法
A.步骤I、II使用滴液漏斗A或C滴入液体时,无需取下上口玻璃塞 |
B.步骤III加入乙醇的作用是降低甘氨酸亚铁的溶解度,促使其结晶析出 |
C.步骤III过滤后洗涤,往漏斗中加水浸没沉淀,小心搅拌以加快过滤 |
D.步骤IV重结晶,将粗产品溶解于适量水中,蒸发浓缩至出现大量晶体,趁热过滤 |
A.调水平(使水平仪气泡归中)
B.利用标准码进行校准
C.往称量瓶中加入一定量样品,放回秤盘
D.将称量瓶置于秤盘中间,待示数不变时,按TAR键去皮
E.从称量瓶中倒出一定量样品,放回秤盘
F.关闭侧门,待示数不变时读数记录
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解题方法
10 . 以废银(主要含Ag,以及少量SiO2、α-Al2O3杂质)为原料提取高纯度银的流程如图1所示,其他条件相同,浸出率与温度、时间的关系分别如图2和图3所示:下列叙述错误的是
A.最佳生产条件是温度为80℃、时间为6.0 h |
B.浸渣的主要成分是SiO2 |
C.“电解”中向AgNO3溶液中添加少量NaNO3能增强导电性 |
D.理论上制备21.6 g Ag需要消耗2.5gN2H4·H2O |
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2023-08-16更新
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173次组卷
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2卷引用:湖南省长沙市长郡中学2023-2024学年高三上学期入学考试(暑假作业检测)化学试题