(12分)【化学一化学与技术】下图是某企业设计的硫酸—磷肥—水泥联产、海水—淡水多用、盐—热—电联产的三大生态产业链流程图。
根据上述产业流程回答下列问题:
(1)该流程①、②、③、④、⑤为能量或物质的输送,请分别写出③、④输送的主要物质的化学式或能量形式:③_____________________ ④_____________________。
(2)沸腾炉发生反应的化学方程式:_____________________。磷肥厂的主要产品是普钙(磷酸二氢钙和硫酸钙),写出由磷矿石和硫酸反应制普钙的化学方程式_____________________。
(3)在接触室中设置热交换器的目的是_______________、提高SO2转化率,从而充分利用能源。
(4)热电厂的冷却水是_____________________,该流程中浓缩盐水除提取盐以外还可提取的物质有_____________________(写出一种即可)。
(5)根据现代化工厂设计理念请提出高炉炼铁厂废气、废渣及多余热能利用的设想:_________________(写出一点即可)。
(19分)FeSO4·7H2O广泛用于医药和工业领域,实验室制备FeSO4·7H2O的流程如下:
(1)铁屑与稀硫酸反应前,应用10% Na2CO3溶液浸泡几分钟,操作目的是_________。
(2)最后得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤,其目的:①除去晶体表面附着的硫酸等杂质;②_____________________。
(3)FeSO4·7H2O是某些补血剂的主要成分,实验室用KMnO4溶液通过氧化还原滴定测定某补血剂(1.500 g)中铁元素的含量。
①配制100 mL 1.200 × 10 —2 mol·L—1的KMnO4溶液时,将溶解后的溶液转移至容量瓶中的操作方法是__________________________;
②实验中的KMnO4溶液需要酸化,可用于酸化的酸是_________________。
a.稀硝酸 b.稀盐酸 c.稀硫酸 d.浓硝酸
KMnO4溶液应盛装在__________滴定管中。滴定到终点时的现象为_____________________。滴定完毕,三次实验记录KMnO4标准溶液的读数如下。
滴定次数实验数据 | 1 | 2 | 3 |
V(样品)/mL | 20.00 | 20.00 | 20.00 |
V(KMnO4)/mL(初读数) | 0.00 | 0.20 | 0.00 |
V(KMnO4)/mL(终读数) | 15.85 | 15.22 | 14.98 |
该补血剂中铁元素的质量分数为_____________________。
(4)某实验小组用久置的FeSO4溶液和NaOH溶液制备Fe(OH)2,实验后没有得到预期的白色沉淀,于是采用下列试剂(已煮沸除氧)和装置进行实验:
实验开始打开止水夹C,目的是_______________________。一段时间后,关闭止水夹C, B中观察到的现象是______________________。B中发生反应的离子方程式是___________________。
(18分)以铝灰(主要成分为Al、Al2O3,另有少量CuO、SiO2、FeO和Fe2O3杂质)为原料,可制得液体聚合氯化铝 [Alm(OH)nCl3m—n],生产的部分过程如下图所示(部分产物和操作已略去)。
(1)Al2O3与盐酸反应的离子方程式是_____________________。
(2)滤渣I是__________。滤渣2为黑色,该黑色物质的化学式是___________。
(3)向滤液2中加入NaClO溶液至不再产生红褐色沉淀,此时溶液的pH约为3.7。其中NaClO的作用是___________。该过程发生反应的离子方程式为______________。
(4)将滤液3的pH调至4.2~4.5,利用水解反应得到液体聚合氯化铝。该反应的化学方程式为_____________________。
(5)Na2S溶液呈碱性的原因是________(用离子方程式表示)。该溶液中c(Na+)=________。
(16分)CO2、SO2、NOx是对环境影响较大的气体,控制和治理CO2、SO2、NOx是解决温室效应、减少酸雨和光化学烟雾的有效途径。
(1)下图是在101 kPa,298 K条件下1 mol NO2和1 mol CO反应生成1 mol CO2和1 mol NO过程中能量变化示意图。
已知:①N2 (g) +O2 (g) =2 NO (g) ΔH=179.5 kJ·mol—1
②2NO (g) +O2 (g) =2 NO2 (g) ΔH=—112.3 kJ·mol—1
请写出NO与CO反应生成无污染气体的热化学方程式:_____________________。
(2)工业上正在研究利用CO2来生产甲醇燃料的方法,该方法的化学方程式是:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=—49.0 kJ·mol—1
某科学实验小组将6 mol CO2和8 mol H2充入一容积为2 L的密闭容器中(温度保持不变),测得H2的物质的量随时间变化如下图中实线所示(图中字母后的数字表示对应的坐标)。
①该反应在0 ~8 min内CO2的平均反应速率是_____________________;
②该反应的平衡常数表达式为:K=_____________________;
③仅改变某一条件再进行实验,测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示。与实线相比,曲线Ⅰ改变的条件可能是_____________________,曲线Ⅱ改变的条件可能是____________________。若实线对应条件下平衡常数为K,曲线Ⅰ对应条件下平衡常数为K1,曲线Ⅱ对应条件下平衡常数为K2,则K、K1和K2的大小关系是_____________________;
(3)有学者设想以如图所示装置用电化学原理将他们转化为重要化工原料。请回答:
①若A为SO2,B为O2,C为H2SO4,则负极反应式___________________;
②若A为CO2,B为H2,C为CH3OH,则正极反应式__________________。
利用如图装置进行实验,甲乙两池均为1 mol•L—1的AgNO3溶液,A、B均为Ag电极。实验开始先闭合K1,断开K2。一段时间后,断开K1,闭合K2,形成浓度差电池,电流计指针偏转(Ag+浓度越大氧化性越强)。下列说法不正确的是
A.闭合K1,断开K2后,A电极增重
B.闭合K1,断开K2后,乙池溶液浓度上升
C.断开K1,闭合K2后,NO3— 向B电极移动
D.断开K1,闭合K2后,A电极发生氧化反应
下表中的实验操作能达到实验目的或能得出相应结论的是
选项 | 实验操作 | 实验目的或结论 |
A | 向一定浓度的Na2SiO3溶液中通入适量CO2气体 | H2SiO3的酸性比H2CO3的酸性强 |
B | 取少量KClO3晶体溶于适量的蒸馏水,再加入硝酸酸化的AgNO3溶液 | 检验KClO3中的氯元素 |
C | 向某溶液中滴加Ba(NO3)2溶液产生白色沉淀,再加稀盐酸沉淀消失 | 说明原溶液中一定含有CO32— 或 SO32— |
D | 将混有Ca(OH)2杂质的Mg(OH)2样品,放入水中搅拌成浆状后,加入足量饱和氯化镁溶液充分搅拌、过滤,沉淀用蒸馏水洗涤 | 除去Mg(OH)2样品中的Ca(OH)2 |