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磷酸铝(AlPO4)是一种用途广泛的材料,在建筑、耐火材料、化工等方面具有广泛的...

磷酸铝(AlPO4)是一种用途广泛的材料,在建筑、耐火材料、化工等方面具有广泛的应用前景。以磷硅渣(主要成分为Ca3(PO4)2Al2O3SiO2V2O5等)为原料制备磷酸铝的工艺流程如图所示:

回答下列问题:

 

1)酸浸液中含磷元素的主要粒子是_____(填化学式,下同),浸渣中的主要化学成分是_____

2)生石灰除了调节pH外,另一作用是_____

3)滤液中钒元素以V3O93-形式存在,V3O93-易水解为[VO3(OH)]2-,该水解反应的离子方程式为_____

4)碱浸时,粗磷酸铝转化为可溶性溶质,则可溶性溶质分别是_____ (填化学式)

5)实验测得pH、反应温度与时间对碱浸时固相中PAl含量的影响如图所示:

则最优反应条件是_____

6)固相反应制备磷酸铝的方法之一是在900℃的焙烧炉内加热磷酸二氢铵与氧化铝混合物,写出该反应的化学方程式:_____

 

H3PO4 SiO2、CaSO4 除去过量的SO42- V3O93-+3H2O⇌3[VO3(OH)]2-+3H+ Na[Al(OH)4]、Na3PO4 pH=12、温度为80℃、时间为1h Al2O3+2NH4H2PO42AlPO4+2NH3↑+3H2O 【解析】 磷硅渣的主要成分为Ca3(PO4)2、Al2O3、SiO2和V2O5等,加浓硫酸分离出滤渣为SiO2、CaSO4,酸浸液中加CaO可调节pH且除去过量硫酸根离子,滤渣1为CaSO4,滤液中钒元素以V3O93-形式存在,加NaOH分离出Na2[VO3(OH)],再加NaOH时粗磷酸铝溶解生成可溶性溶质为NaAlO2、Na3PO4,由图可知,pH=12、温度为80℃、时间为1h时碱浸时固相中P、Al含量w%小,为最优反应条件,然后过滤分离出AlPO4; (1)SiO2为酸性氧化物,不与硫酸反应;CaSO4微溶于水,据此回答; (2)加浓硫酸引人过量的硫酸根离子,CaSO4微溶于水,据此回答; (3)滤液中钒元素以V3O93-形式存在,V3O93-易水解为[VO3(OH)]2−; (4)加NaOH时粗磷酸铝溶解生成可溶性溶质为NaAlO2、Na3PO4; (5)在pH、反应温度与时间对碱浸时固相中P、Al含量的影响如图中,寻找碱浸时固相中P、Al 含量w%小时就为最优反应条件; (6)加热磷酸二氢铵与氧化铝混合物生成AlPO4、NH3和H2O。 (1)酸浸中磷元素主要转化为H3PO4,该反应的化学方程式为Ca3(PO4)2+3H2SO4=3CaSO4+2H3PO4,磷硅渣的主要成分为Ca3(PO4)2、Al2O3、SiO2和V2O5等,加浓硫酸分离出滤渣为SiO2、CaSO4; (2)生石灰除了调节pH 外,另一作用是除去过量的硫酸根离子; (3)滤液中钒元素以V3O93-形式存在,V3O93-易水解为[VO3(OH)]2−,该水解反应的离子方程式为V3O93-+3H2O⇌3[VO3(OH)]2-+3H+; (4)碱浸时,粗磷酸铝转化为可溶性溶质,则可溶性溶质分别是Na[Al(OH)4]、Na3PO4; (5)由图可知,pH=12、温度为80℃、时间为1h时碱浸时固相中P、Al 含量w%小,为最优反应条件; (6)加热磷酸二氢铵与氧化铝混合物生成AlPO4、NH3和H2O,化学方程式为:Al2O3+2NH4H2PO42AlPO4+2NH3↑+3H2O.  
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EDTA(乙二胺四乙酸)是一种能与Ca2+Mg2+等结合的螯合剂。某高三研究性学习小组在实验室制备EDTA,并用其测定某地下水的硬度。制备EDTA的实验步骤如下:

步骤1:称取94.5g(1.0mol)ClCH2COOH1000mL三颈烧瓶中(如图),慢慢加入50%Na2CO3溶液,至不再产生无色气泡;

步骤2:加入15.6g(0.26mol)H2NCH2CH2NH2,摇匀,放置片刻,加入2.0mol·L-1NaOH溶液90mL,加水至总体积为600mL左右,温度计50℃加热2h

步骤3:冷却后倒入烧杯中,加入活性炭脱色,搅拌、静置、过滤。用盐酸调节滤液至pH=1,有白色沉淀生成,抽滤,干燥,制得EDTA。测地下水硬度:取地下水样品250mL进行预处理后,用EDTA进行检测。实验中涉及的反应有M2+(金属离子)+Y4-(EDTA)=MY2-M2+(金属离子)+EBT(铬黑T,蓝色)=MEBT(酒红色)MEBT+Y4-(EDTA)=MY2-+EBT(铬黑T)

回答下列问题:

1)步骤1中发生反应的离子方程式为_____

2)仪器Q的名称是_____,冷却水从_____接口(“x”“y”)流出。

3)用NaOH固体配制上述NaOH溶液,配制时使用的仪器有托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、__________,需要称量NaOH固体的质量为_____

4)将处理后的水样转移到锥形瓶中,加入氨水-氯化铵缓冲溶液调节pH10,滴加几滴铬黑T溶液,用0.0100mol·L-1EDTA标准溶液进行滴定。

①确认达到滴定终点的现象是_____

②滴定终点时共消耗EDTA溶液15.0mL,则该地下水的硬度=_____(水硬度的表示方法是将水中的Ca2+Mg2+都看作Ca2+,并将其折算成CaO的质量,通常把1L水中含有10mgCaO称为1)

③若实验时装有EDTA标准液的滴定管只用蒸馏水洗涤而未用标准液润洗,则测定结果将_____ (偏大偏小无影响”)

 

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甲烷水蒸气的重整反应是工业制备氢气的重要方式,其化学反应方程式为CH4(g)+H2O(g)CO(g)3H2(g)。回答下列问题:

1)已知CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)       ΔH1=-890.3kJ·mol-1

CO(g)0.5O2(g)=CO2(g)        ΔH2=-283.0kJ·mol-1

H2(g)0.5O2(g)=H2O(l)        ΔH3=-285.8kJ·mol-1

CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)       ΔH4=-41.0kJ·mol-1

则甲烷水蒸气重整反应的ΔH=_____kJ·mol-1

2)通过计算机模拟实验,对4001200℃、操作压强为0.1MPa条件下,不同水碳比(110)进行了热力学计算,反应平衡体系中H2的物质的量分数与水碳比、平衡温度的关系如图所示。

①温度一定时,H2的物质的量分数与水碳比(110)的关系是_____,产生该结论的原因是_____

②据模拟实验可知,平衡温度为900℃,水碳比为1.0时,H2的物质的量分数为0.6CH4的转化率为_____,其压强平衡常数为_____;反应速率方程为v=kp(CH4)p-1(H2),此时反应速率v=_____

(已知:气体分压=气体的物质的量分数×总压,速率方程中k为速率常数)。

3)厌氧细菌可将葡萄糖转化为CH4H2pH5.5时不同热预处理温度和时间下的甲烷和氢气的产率如图所示,若要提高H2的产率,最佳温度为_____

 

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SiC纤维单向增强的TixAly基复合材料可作为高超音速飞行器表面的放热材料。回答下列问题:

1C元素所在周期中,第一电离能最大的元素是_____(填元素符号)。

2)基态Ti原子的价电子排布式为_____,能量最高的能级有_____个空轨道。

3)甲基硅油结构如图所示,其中Si原子的杂化方式为_____,以甲基硅油为主要成分的硅橡胶能够耐高温的原因是_____

4Li2CO3Li2TiO3是锂离子电池中的常用材料,其中CO32-的空间构型为_____,其含有的共价键类型有_____

5TixAly合金的一种结构单元如图所示(AlTi原子各有一个原子在结构单元内部),该合金的化学式为_____,其结构单元棱长为apm,底面边长为bpm,该合金的密度为_____g·cm-3

 

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亚磷酸(H3PO3)是二元弱酸,可用于农药中间体以及有机磷水处理剂的原料。常温下向1L0.5mol·L-1H3PO3溶液中滴加等浓度的NaOH溶液,混合溶液中含磷粒子的物质的量分数(δ)与溶液pH的关系如图所示,下列说法正确的是(     

A.ab两点,水分别电离出的c(OH-)之比为10-6.5410-1.43

B.b点对应溶液中存在:c(Na+)3c(HPO32-)

C.V(NaOH)=1L时,c(Na+)>c(H2PO3-)>c(H3PO3)>c(HPO32-)

D.反应H3PO3+HPO32-2H2PO3-的平衡常数为105.11

 

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对于反应2N2O5(g)→4NO2(g)+O2(g)R.A.Ogg提出如下反应历程:

第一步        N2O5NO2+NO3      ΔH1       快速平衡

第二步        NO2+NO3→NO+NO2+O2      ΔH2       慢反应

第三步        NO+NO3→2NO2       ΔH3       快反应

下列说法正确的是(     

A.使用催化剂可以改变第一步中NO2平衡产量

B.第二步NO2NO3的碰撞都是有效的

C.反应2N2O5(g)→4NO2(g)+O2(g)ΔH=2ΔH1H2H3

D.第二步反应的活化能小于第三步反应的活化能

 

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