[化学—选修2:化学与技术]
煤炭被人们誉为黑色的“金子”,它是人类使用的主要能源之一。为了提高煤的利用率,减少有害气体的排放,人们采取了各式各样的方法。
(1)煤的气化和液化可能提高煤的利用率。煤的气化技术的主要产物是___________。煤的液化技术又分为直接液化和间接氧化.将煤隔绝空气加强热得到焦炉气、煤焦油及焦炭等产品的技术称为___________。
(2)煤在燃烧前、后及燃烧过程中均可采取措施减少有害气体的排放.
①在燃烧前,可以采用微生物脱硫技术.原理如下:
上述过程中Fe2+的作用为________________。写出Fe2+Fe3+的离子方程式________________。
②煤在燃烧时,进行脱硫处理,常采用________燃烧技术,在把煤和脱硫剂加入锅炉燃烧室,使煤与空气在流化过程中充分混合、燃烧,起到固硫作用.常用脱硫剂的主要化学成分为_______(填化学式)。
③煤在燃烧后,烟气净化常采用除尘技术和脱硫、脱硝技术.湿法脱硫、脱硝技术中将烟气通入_________设备,用石灰水淋洗。
用二氧化氯(ClO2)、高铁酸钠(Na2FeO4摩尔质量为166g·mol-1)等新型净水剂代传统的净水剂Cl2对淡水进行消毒是城市饮用水处理新技术。ClO2和Na2FeO4在水处理过程中分别被还原Cl-和F e3+。
(1)①高铁酸钠主要通过如下反应制取: 2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH═2Na2FeO4+3X+5H2O,则X的化学式_____________。
②Na2FeO4之所以能净水,除它本身具有强氧化性外,另一个原因可能是__________。
(2)二氧化氯是一种黄绿色有刺激性气味的气体,其熔点为-59°C,沸点为11.0°C,易溶于水.ClO2可以看做是亚氯酸(HClO2)和氯酸(HClO3)的混合酸酐.工业上用稍潮湿的KClO3和草酸(H2C2O4)在60°C时反应制得.某学生用如图所示的装置模拟工业制取及收集ClO2,其中A为ClO2的发生装置,B为ClO2的凝集装置,C为尾气吸收装置.请回答:
①A中反应产物有K2CO3、ClO2和CO2等,该反应氧化剂与还原剂的物质的量之比为__________。
②A部分还应添加温度控制装置,如水浴加热或酒精灯、温度计;B部分还应补充的装置为___________,理由是________________。
③该装置按②补充完整后,装置A、B、C中还有一处设计明显不合理的是________(填“A”“B”或“C”),请在图中方框中画出该装置改正后的正确的装置图。
④ClO2很不稳定,需要随用随制,产物用水吸收得到ClO2溶液。为测定所得溶液中ClO2的含量,进行下列实验:准确量取ClO2溶液10mL,稀释成100mL试样;量取V1 mL试样加入到锥形瓶中,调节试样的pH≤2.0,加入足量的KI晶体,静置片刻;加入淀粉指示剂,用c mol/L Na2S2O3溶液滴定至终点,反应原理:2Na2S2O3+I2→Na2S4O6+2NaI,消耗Na2S2O3溶液V2mL。当_____________时,可以判断此滴定操作到达终点;由以上数据可以计算原ClO2溶液的浓度为________________g/L(用含字母的代数式表示)。
(3)如果以单位质量的氧化剂所得到的电子数来表示消毒效率,那么ClO2、Na2FeO4、Cl2三种消毒剂的消毒效率最小的是__________(填化学式)。
硫及其化合物有广泛应用。
(1)硫酸生产过程中涉及以下反应。已知25℃、101KPa时:
①2SO2(g)+O2(g)+2H2O(l)═2H2SO4(l)△H=-457kJ•mol-1
②SO3(g)+H2O(l)═H2SO4(l)△H=-130kJ•mol-1
则SO2催化氧化为SO3(g)的热化学方程式为______________________。
(2)对于SO3催化氧化反应:2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g).
①甲图是SO2催化氧化反应时SO2(g)和SO3(g)的浓度随时间的变化情况.反应从开始到达到平衡时,用O2表示的平均反应速率为______________________。
②在一容积可变的密闭容器中充入20molSO2(g)和l0molO2(g),O2的平衡转化率随温度(T)、压强(P)的变化如图乙所示.则P1与P2的大小关系是P1____________P2(填>、=或<);A、B、C 三点的平衡常数大小关系是______(用KA、KB、KC和>、=、<表示)。理由是____________。
(3)工业生成硫酸过程中,通常用氨水吸收尾气。
①如果在25℃时,相同物质的量的SO2与NH3溶于水,发生反应的离子方程式为____________。所得溶液中c(H+)-c(OH-)= ______(填序号)。
A.c(SO32-)-c(H2SO3) B.c(HSO3-)+c(SO32-)-c(NH4+)
C.c(SO32-)+c(NH3•H2O)-c(H2SO3) D.c(HSO3-)+2c(SO32-)-c(NH4+)
②已知:在25℃时NH3•H2O、H2SO3电离平衡常数如下表,则上述所得溶液中,各离子浓度由大到小的顺序为___________________________。
| NH3•H2O | H2SO3 | |
电离平衡常数为 (mol•L-1) | 1.7×10-5 | Ka1 | Ka2 |
1.54×10-2 | 1.02×10-7 | ||
铁是目前人类使用量最大的金属,它能形成多种化合物。
(1)工业上,向炽热铁屑中通入氯化氢可生成无水氯化亚铁,若操作不当,制得的FeCl2会含有少量FeCl3,检验FeCl3常用的试剂是____________________;为防止FeCl2溶液中含有FeCl3,最好在FeCl2溶液中加入___________。
(2)LiFePO4(难溶于水)材料被视为最有前途的锂离子电池材料之一。
①以FePO4(难溶于水)、Li2CO3、单质碳为原料在高温下制备LiFePO4,同时伴随产生一种可燃性气体,该反应的化学方程式为___________。
若有1molC参与反应,则转移的电子数目为___________。
②磷酸铁锂动力电池有几种类型,其中一种(中间是锂离子聚合物的隔膜,它把正极与负极隔开,只允许锂离子通过)工作原理为FePO4+LiLiFePO4,如下图所示。则放电时FePO4一端为电池的_____极,充电时阳极上的电极反应式为__________________。
(3)硫化亚铁常用于工业废水的处理。已知:25℃时,溶度积常数Ksp(FeS)=6.3×10-18、Ksp(CdS)=3.6×10-29.请写出用硫化亚铁处理含Cd2+的工业废水的离子方程式__________________,在FeS、CdS的悬浊液中c(Fe2+):c(Cd2+)=______________。
(4)已知25℃时,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,此温度下若在实验室中配制5mol/L 100mL FeCl3溶液,为使配制过程中不出现浑浊现象,则至少需要加入___________ml、2mol/L的盐酸(忽略加入盐酸体积)。
下列图中所示的实验操作评价合理的是
A.图甲可能证明非金属性强弱:Cl>C>Si
B.图乙装置可用来制备少量氧气,并且控制反应的发生与停止
C.图丙中配制一定物质的量浓度的硫酸溶液不能直接在容量瓶中进行
D.图丁为制备并收集少量NO2气体
下列有关说法正确的是
A.一定条件下反应N2+3H22NH3,达到平衡时,3v正(H2)=2v正(NH3)
B.10mL浓度为1mol/L的盐酸与过量的Zn粉反应,若加入适量的CH3COONa溶液,既能降低反应速率,又不影响H2的生成
C.将pH=a+1的氨水稀释为pH=a的过程中,c(OH-)/c(NH3·H2O)变小
D.常温下,向浓度为0.1mol/L的CH3COONa溶液中加入等体积等浓度的CH3COOH,混合溶液的pH=7