(15分)某经济开发区将钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成了一个产业链(如图所示),大大地提高了资源利用率,减少了环境污染。
请填写下列空白:
(1)写出钛铁矿经氯化得到四氯化钛的化学方程式: ▲ 。
(2)由CO和H2合成甲醇的方程式是:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。
①已知该反应在300℃时的化学平衡常数为0.27,该温度下将2 mol CO、3 mol H2和2 mol CH3OH充入容积为2 L的密闭容器中,此时反应将 ▲ (填“向正反应方向进行”、“向逆反应方向进行”或“处于平衡状态”)。
②若不考虑生产过程中物质的任何损失,该产业链中每合成19.2 t甲醇,至少需额外补充H2 ▲ t。
(3)用甲醇—空气碱性(KOH)燃料电池作电源电解精炼粗铜(右图),
在接通电路一段时间后纯Cu质量增加3.2 g。
①请写出燃料电池中的负极反应式: ▲ 。
②燃料电池正极消耗空气的体积是 ▲ (标准状况,
空气中O2体积分数以20%计算)。
(14分)工业碳酸钠(纯度约为98%)中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-和SO42-等杂质,提纯工艺线路如下:
Ⅰ、碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如下图所示:
Ⅱ、25℃时有关物质的溶度积如下:
物质 |
CaCO3 |
MgCO3 |
Ca(OH)2 |
Mg(OH)2 |
Fe (OH)3 |
Ksp |
4.96×10-9 |
6.82×10-6 |
4.68×10-6 |
5.61×10-12 |
2.64×10-39 |
回答下列问题:
(1)加入NaOH溶液时发生的离子方程式为:
▲ 。
25℃时,向含有Mg2+、Fe3+的溶液中滴加NaOH溶液,当两种沉淀共存且溶液的
pH=8时,c(Mg2+):c(Fe3+)= ▲ 。
(2)“趁热过滤”时的温度应控制在 ▲ 。
(3)有人从“绿色化学”角度设想将“母液”沿流程中虚线所示进行循环使用。
请你分析实际工业生产中是否可行 ▲ ,并说明理由:
▲ 。
(4)已知:Na2CO3·10 H2O(s)=Na2CO3(s)+10 H2O(g) △H=+ 532.36kJ·mol-1
Na2CO3·10 H2O (s)=Na2CO3·H2O(s)+9 H2O(g) △H=+ 473.63kJ·mol-1
写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式 ▲ 。
(14分)高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能水处理剂,且不会造成二次污染。已知高铁酸盐热稳定性差,工业上用湿法制备高铁酸钾的基本流程如下图所示:
(1)在农业生产中,滤液1可用作 ▲ 。
(2)上述氧化过程中,发生反应的离子方程式是: ▲ ,控制反应温度30℃以下的原因是: ▲ 。
(3)结晶过程中加入浓KOH溶液的作用是: ▲ 。
(4)某温度下,将Cl2通入KOH溶液中,反应后得到KCl、KClO、KClO3的混合溶液,经测定ClO-与ClO3-离子的物质的量之比是1:2,则Cl2与氢氧化钾反应时,被还原的氯元素和被氧化的氯元素的物质的量之比为 ▲ 。
(5)实验测得铁盐溶液的质量分数、反应时间与K2FeO4产率的实验数据分别如图1、图2所示。为了获取更多的高铁酸钾,铁盐的质量分数应控制在 ▲ 附近、反应时间应控制在 ▲ 。
(10分)活性ZnO在橡胶、塑料、涂料工业中有重要应用,一种由粗ZnO(含FeO、CuO)制备活性ZnO的流程如下(已知:碱式碳酸锌经焙烧可制得活性ZnO):
已知:几种离子生成氢氧化物沉淀时的pH如下表:
待沉淀离子 |
Fe2+ |
Fe3+ |
Zn2+ |
Cu2+ |
开始沉淀时pH |
6.34 |
1.48 |
6.2 |
5.2 |
完全沉淀时pH |
9.7 |
3.2 |
8.0 |
6.4 |
请问答下列问题:
(1)步骤A加H2O2发生反应的离子方程式是 ▲ ,该步骤需控制溶液pH的范围是 ▲ 。
(2)A溶液中主要含有的溶质是 ▲ 。
(3)碱式碳酸锌经焙烧制得活性ZnO的反应△H>0,该反应能自发进行的原因是:△S ▲ (选填“=”、“>”、“<”)0。
(4)若经处理后的废水pH=8,此时Zn2+的浓度为 ▲ mg/L(常温下,Ksp[Zn(OH)2]=1.2×10-17)。
在温度、初始容积相同的两个密闭容器中,按不同方式投入反应物(如图所示),发生如下反应:3 X(g)+Y(g)2 Z(g) ΔH<0
保持温度不变,测得平衡时的有关数据如下:
|
恒容容器甲 |
恒压容器乙 |
X的物质的量(mol) |
n1 |
n2 |
Z的体积分数 |
φ1 |
φ2 |
下列说法正确的是( )
A.平衡时容器乙的容积一定比反应前小
B.平衡时容器甲的压强一定比反应前小
C.n2>n1
D.φ2>φ1
下列有关溶液中粒子浓度的关系式中,正确的是( )
A.pH相同的①CH3COONa、②NaHCO3、③C6H5ONa三份溶液中的c(Na+):③>②>①
B.0.1mol·L-1某二元弱酸强碱盐NaHA溶液中: c(Na+)=2c(A2-)+c(HA-)+c(H2A)
C.右图中pH=7时:c(Na+)>c(CH3COO-) >c(OH-)=c(H+)
D.右图中a点溶液中各离子浓度的关系是:c(OH-)=c(H+)+c(CH3COO-)+2c(CH3COOH)