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十九大报告提出要对环境问题进行全面、系统的可持续治理。绿色能源是实施可持续发展 ...

十九大报告提出要对环境问题进行全面、系统的可持续治理。绿色能源是实施可持续发展 的重要途径,利用生物乙醇来制取绿色能源氢气的部分反应过程如图所示:

1)已知:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)    H1= - 41 kJ/mol

CH3CH2OH(g)+3H2O(g) 2CO2(g)+6H2(g)        H2=+174.1 kJ/mol

请写出反应 I 的热化学方程式____________

2)反应 II,在进气比[n(CO) : n(H2O)]不同时,测得相应的 CO 平衡转化率见图(各点对应的反应温度可能相同,也可能不同;各点对应的其他反应条件都相同)。

①经分析,AE G 三点对应的反应温度相同,其原因是 KA=KE=KG=____________(填数值)。在该温度下:要提高  CO平衡转化率,除了改变进气比之外,还可采取的措施是____________

对比分析 BEF 三点,可得出对应的进气比和反应温度的变化趋势之间的关系是____________

比较 AB 两点对应的反应速率大小:VA____________VB(填“<” “=”“>”)。已知反应速率 v=v −v = kXCOXH2O)-kXCO2XH2),k k 分别为正、逆向反应速率常数,X为物质的量分数计算在达到平衡状态为D点的反应过程中,当CO转化率刚好达到20%时,=_____________(计算结果保留1位小数)。

3)反应 III 利用碳酸钾溶液吸收 CO2 得到饱和 KHCO3 电解液,电解活化的 CO2 来制备乙醇。

①已知碳酸的电离常数 Ka1=10-a mol·L−1Ka2=10-b mol·L−1,吸收足量 CO2 所得饱和 KHCO3 溶液的 pH=c,则该溶液中lg=________________

②在饱和 KHCO3 电解液中电解 CO2 来制备乙醇的原理如图所示。则阴极的电极反应式是__________________________

 

CH3CH2OH(g)+H2O(g) 4H2(g)+2CO(g) △H= +256.1 kJ/mol 1 及时移去产物 进气比越大,反应温度越低或进气比越小,反应温度越高 < 36.0 c-a 14CO2+12e-+9H2O=CH3CH2OH+12HCO3- 【解析】 (1)根据盖斯定律解答; (2)①CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)中,平衡常数K=,根据进气比[n(CO) : n(H2O)]和CO转化率列出“三段式”,计算平衡常数; ②对比分析 B、E、F 三点,当CO的转化率相同时,温度由低到高对应的进气比为0.5、1、1.5,进气比越高达到相同转化率所需的温度越低; ③A和B两点进气比相等,但A点CO的平衡转化率比B点的大,反应CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) △H1= - 41 kJ/mol是放热反应,温度越高,CO平衡转化率越低,故A的温度小于B的温度;D点达到平衡时,v 正=v 逆,即k正X(CO)X(H2O)=k逆X(CO2)X(H2),D点CO的平衡转换率为60%,进气比为1,设投入CO1mol,H2O1mol,列出“三段式”先计算,再计算CO平衡转化率为20%时,的值; (3)①根据==计算; ②阴极上CO2得到电子生成CH3CH2OH和碳酸氢根。 (1)反应a.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H1= - 41 kJ/mol ;b.CH3CH2OH(g)+3H2O(g) 2CO2(g)+6H2(g) △H2=+174.1 kJ/mol;b-2a可得反应 I 的热化学方程式为:CH3CH2OH(g)+H2O(g) 4H2(g)+2CO(g) △H= +256.1 kJ/mol; (2)①CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)中,平衡常数K=,根据进气比[n(CO) : n(H2O)]和CO转化率列出“三段式”: E点平衡常数CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) 起始量 1 1 0 0 变化量 0.5 0.5 0.5 0.5 平衡量 0.5 0.5 0.5 0.5 K=1 A点平衡常数CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) 起始量 1 2 0 0 变化 23 23 23 23 平衡 13 13 13 13 此时K=1 G点平衡常数CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) 起始量 3 2 0 0 变化量 1.2 1.2 1.2 1.2 平衡量 1.8 0.8 1. 2 1.2 K==1, 故A、E和G三点对应的反应温度相同,其原因是A、E和G三点对应的化学平衡常数相同,都等于1;在该温度下:要提高CO平衡转化率,除了改变进气比之外,还可采取的措施是:及时移去产物; ②对比分析 B、E、F 三点,当CO的转化率相同时,温度由低到高对应的进气比为0.5、1、1.5,进气比越高达到相同转化率所需的温度越低,故进气比和反应温度的变化趋势之间的关系是:进气比越大,反应温度越低或进气比越小,反应温度越高; ③A和B两点进气比相等,但A点CO的平衡转化率比B点的大,反应CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) △H1= - 41 kJ/mol是放热反应,温度越高,CO平衡转化率越低,故A的温度小于B的温度,温度越高反应速率越快,故VA
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五氧化二钒广泛用于冶金、化工等行业,用作合金添加剂、生产硫酸或石油精炼用的催化剂等。为回收利用含钒催化剂,研制了一种利用废催化剂(含有V2O5VOSO4、不溶性硅酸盐)回收V2O5的新工艺流程如下:

已知:①部分含钒物质常温下在水中的溶解性如表所示:

物质

VOSO4

V2O5

NH4VO3

(VO2)2SO4

溶解性

可溶

难溶

难溶

易溶

 

 

VO22OHVO3H2O

回答下列问题:

1)用水浸泡废催化剂,为了提高单位时间内废钒的浸出率,可以采取的措施为____________(写一条)。

2)滤液1和滤液2中钒的存在形式相同,其存在形式为____________(填离子符号)。

3)在滤渣1中加入Na2SO3和过量H2SO4溶液发生反应的化学方程式为____________

4)生成VO2的反应中消耗1molKClO3时转移6mol电子,该反应的离子方程式为____________

5)在第步中需要加入氨水,请结合化学用语,用平衡移动原理解释加入氨水的一种作用为____________

6)最后钒以NH4VO3的形式沉淀出来。以沉钒率(NH4VO3沉淀中V的质量和废催化剂V的质量之比)表示该步反应钒的回收率。请结合如图解释在第步中温度超过80°C以后,沉钒率下降的可能原因是________________________(写两条)。

7)该工艺流程中可以循环利用的物质为____________

8)测定产品中V2O5的纯度:

称取ag产品,先用硫酸溶解,得到(VO2)2SO4溶液。再加入b1mLc1mol·L−1(NH4)2Fe(SO4)2溶液(VO2+2H+Fe2==VO2+Fe3+H2O)。最后用c2mol·L−1KMnO4溶液滴定过量的(NH4)2Fe(SO4)2至终点,消耗KMnO4溶液的体积为b2mL。已知MnO4被还原为Mn2+,假设杂质不参与反应。则产品中V2O5(摩尔质量:182g·mol−1)的质量分数是____________。(列出计算式)

 

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FeSO4 溶液放置在空气中容易变质,因此为了方便使用 Fe2,实验室中常保存硫酸亚铁铵晶体[俗称摩尔盐,化学式为(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O],它比绿矾或绿矾溶液更稳定。(稳定是指物质放置 在空气中不易发生各种化学反应而变质)

I.硫酸亚铁铵晶体的制备与检验

1)某兴趣小组设计实验制备硫酸亚铁铵晶体。

本实验中,配制溶液以及后续使用到的蒸馏水都必须煮沸、冷却后再使用,这样处理蒸馏水的目的是_______。向 FeSO4 溶液中加入饱和(NH4)2SO4 溶液,经过操作_______、冷却结晶、过滤、洗涤和干燥后得到一 种浅蓝绿色的晶体。

2)该小组同学继续设计实验证明所制得晶体的成分。

①如图所示实验的目的是_______C 装置的作用是_______

取少量晶体溶于水,得淡绿色待测液。

②取少量待测液,_______ (填操作与现象),证明所制得的晶体中有 Fe2

③取少量待测液,经其它实验证明晶体中有NH4SO42

II.实验探究影响溶液中 Fe2稳定性的因素

3)配制 0.8 mol/L FeSO4 溶液(pH=4.5)和 0.8 mol/L (NH4)2Fe(SO4)2 溶液(pH=4.0),各取 2 ml 上述溶液于两支试管中,刚开始两种溶液都是浅绿色,分别同时滴加 2 0.01mol/L KSCN 溶液,15 分钟后观察可见:(NH4)2Fe(SO4)2溶液仍然为浅绿色透明澄清溶液;FeSO4溶液则出现淡黄色浑浊。

(资料 1

沉淀

Fe(OH)2

Fe(OH)3

开始沉淀pH

7.6

2.7

完全沉淀pH

9.6

3.7

 

①请用离子方程式解释 FeSO4 溶液产生淡黄色浑浊的原因_______

②讨论影响 Fe2稳定性的因素,小组同学提出以下 3 种假设:

 

假设 1:其它条件相同时,NH4的存在使(NH4)2Fe(SO4)2  溶液中 Fe2+稳定性较好。

 

假设 2:其它条件相同时,在一定 pH 范围内,溶液 pH 越小 Fe2稳定性越好。

假设 3_______

4)小组同学用如图装置(G为灵敏电流计),滴入适量的硫酸溶液分 别控制溶液 A0.2 mol/L NaCl)和溶液 B0.1mol/L FeSO4)为不同的 pH

观察记录电流计读数,对假设 2 进行实验研究,实验结果如表所示。

序号

A0.2mol·L1NaCl

B0.1mol·L1FeSO4

电流计读数

实验1

pH=1

pH=5

8.4

实验2

pH=1

pH=1

6.5

实验3

pH=6

pH=5

7.8

实验4

pH=6

pH=1

5.5

 

 

(资料 2)原电池装置中,其它条件相同时,负极反应物的还原性越强或正极反应物的氧化性越强,该原 电池的电流越大。

(资料 3)常温下,0.1mol/L pH=1 FeSO4 溶液比 pH=5 FeSO4 溶液稳定性更好。 根据以上实验结果和资料信息,经小组讨论可以得出以下结论:

U 型管中左池的电极反应式____________

②对比实验 1 2(或 3 4 ,在一定 pH 范围内,可得出的结论为____________

③对比实验________________________,还可得出在一定pH 范围内溶液酸碱性变化对 O2 氧化性强弱的影响因素。

对(资料 3)实验事实的解释为____________

 

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水垢中含有的 CaSO4,可先用 Na2CO3 溶液处理,使之转化为疏松、易溶于酸的 CaCO3。某化学兴 趣小组用某浓度的 Na2CO3 溶液处理一定量的 CaSO4 固体,测得所加 Na2CO3 溶液体积与溶液中-lgc(CO32-) 的关系如图所示,已知Ksp(CaSO4)=9×106Ksp(CaCO3)=3×109lg3=0.5,下列说法不正确的是

A.曲线上各点的溶液满足关系式:c(Ca2)×c(SO42)=Ksp(CaSO4)

B.CaSO4(s)CO32(aq) CaCO3(s)SO42(aq) K=3×103

C.Na2CO3溶液的浓度为1.5mol·L1

D.相同条件下,若将Na2CO3溶液的浓度改为原浓度的2倍,则上图曲线整体向上平移1个单位即可

 

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某兴趣小组设计了如下实验测定海带中碘元素的含量,依次经过以下四个步骤,图示装置和原理 能达到实验目的的是

A.灼烧海带

B.将海带灰溶解后分离出不溶性杂质

C.制备Cl2,并将I氧化为I2

D.以淀粉为指示剂,用Na2SO3标准溶液滴定

 

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下列有关电解质溶液的说法正确的是

A.25℃ pH2 HF 溶液中,由水电离产生的 OH浓度为 10-12 mol·L1

B.0.1 mol·L-1 Na2CO3 溶液中:c(Na)c(HCO3 -)c(H2CO3)2c(CO32 )

C. 1 L 1 mol·L-1 NaOH 热溶液中通入一定量 Br2,恰好完全反应生成溴化钠、次溴酸钠和溴酸钠( 酸为强酸、次溴酸为弱酸)的混合溶液:c(Na)c(H)6c(BrO3)2c(BrO)c(HBrO)c(OH)

D.25℃ pH3 的盐酸与 pH11 的氨水等体积混合,所得溶液的 pH7

 

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试题属性
  • 题型:综合题
  • 难度:中等

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