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,A、E 和 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____________。
② 对比分析 B、E、F 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____________。
③ 比较 A、B 两点对应的反应速率大小:VA____________VB(填“<” “=”或“>”)。已知反应速率 v=v 正−v 逆= k正X(CO)X(H2O)-k逆X(CO2)X(H2),k 正、k 逆分别为正、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−1,Ka2=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__________________________。
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V2O5、VOSO4、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 |
②VO2++2OH-VO3-+H2O
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Ⅱ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Ⅱ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)
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NH4+和SO42-
II.实验探究影响溶液中 Fe2+稳定性的因素
(3)配制 0.8 mol/L 的 FeSO4 溶液(pH=4.5)和 0.8 mol/L 的(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 滴 0.01mol/L 的 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 A(0.2 mol/L NaCl)和溶液 B(0.1mol/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 | A:0.2mol·L-1NaCl | B:0.1mol·L-1FeSO4 | 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 的 FeSO4 溶液比 pH=5 的 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:
①U 型管中左池的电极反应式____________。
②对比实验 1 和 2(或 3 和 4) ,在一定 pH 范围内,可得出的结论为____________。
③对比实验____________和____________,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。
④ 对(资料 3)实验事实的解释为____________。
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)=9×10-6,Ksp(CaCO3)=3×10-9,lg3=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.该Na2CO3溶液的浓度为1.5mol·L-1
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
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
下列有关电解质溶液的说法正确的是
A.25℃时 pH=2 的 HF 溶液中,由水电离产生的 OH-浓度为 10-12 mol·L-1
B.0.1 mol·L-1 Na2CO3 溶液中:c(Na+)=c(HCO3 -)+c(H2CO3)+2c(CO32- )
C.向 1 L 1 mol·L-1 的 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(溴 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℃时 pH=3 的盐酸与 pH=11 的氨水等体积混合,所得溶液的 pH<7