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(1)海水中有丰富的食盐资源,工业上以粗食盐水(含少量Ca2+、Mg2+杂质)、...

1)海水中有丰富的食盐资源,工业上以粗食盐水(含少量Ca2+Mg2+杂质)、氨、石灰石等为原料,可以制备Na2CO3。流程如下:

请回答:

①粗盐精制过程中加入的沉淀剂是石灰乳和纯碱,加入顺序是_____

②上述流程中循环使用的物质是____

③上图中制得的饱和食盐水还可用于氯碱工业,NaCl 溶液的电解产物可用于生产盐酸、漂白粉、氢氧化钠等产品。工业上电解饱和食盐水的离子方程式为_____

④氨气可用电解法合成,其原料转化率大幅度提高, 有望代替传统的工业合成氨工艺。电解法合成氨的两种原理及装置如图 1 和图 2 所示。

1 中,a 电极上通入的X _____。图 2 中,d 电极上的电极反应式为_________

2)海水中有丰富的锂资源,我国科学家研发出利用太阳能从海水中提取金属锂的技术,提取原理如图 3 所示:

3

①金属锂在电极_____(填“A”“B”)上生成。

②阳极产生两种气体单质,电极反应式是_____

③某种锂离子二次电池的总反应为:FePO4(s)+Li(s) LiFePO4(s) 装置如下图所示(a 极材料为金属锂和石墨的复合材料)。下列说法不正确的是_____

A.图中 e Li+移动方向说明该电池处于放电状态

B.该电池中a 极不能接触水溶液

C.充电时 a 极连接外接电源的正极

D.充电时,b 极电极反应式为:LiFePO4e-= Li++ FePO

 

先加入石灰乳,再加入纯碱 NH3、CO2 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ H2 N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2- A 2Cl--2e-=Cl2↑、4OH--4e-=2H2O+O2↑ C 【解析】 (1)由流程图可知,向粗盐水先加入石灰乳,再加入纯碱,镁离子和钙离子先后转化为氢氧化镁沉淀和碳酸钙,过滤得到精盐水,蒸发浓缩得到饱和食盐水;石灰石煅烧发生分解反应生成氧化钙和二氧化碳,向饱和食盐水中先通入氨气,再通如石灰石分解生成的二氧化碳,氯化钠、氨气和二氧化碳反应生成碳酸氢钠和氯化铵,过滤得到碳酸氢钠晶体和母液,碳酸氢钠固体受热发生分解反应生成碳酸钠、二氧化碳和水,反应生成的二氧化碳通入饱和食盐水中循环使用,向母液中加入石灰石分解生成的氧化钙,氧化钙与水反应生成氢氧化钙,氯化铵和氢氧化钙反应生成氯化钙、氨气和水,反应生成的氨气通入饱和食盐水中循环使用; (2)由电子的移动方向可知,电子流入的一极电极A为电解池的阴极,海水中的锂离子经过锂离子交换膜进入有机电解液中,在阴极上得到电子发生还原反应生成锂,电子流出的一极B极为电解池的阳极,海水中的氯离子和氢氧根离子在阳极上失去电子发生氧化反应生成氯气和氧气。 (1)①加入石灰乳的目的是除去溶液中的镁离子,但过量的石灰乳会引入钙离子,所以应先加入石灰乳除去溶液中镁离子,再加入纯碱除去溶液中的钙离子,则沉淀剂加入的顺序为先加入石灰乳,再加入纯碱,故答案为:先加入石灰乳,再加入纯碱; ②由流程图可知,氯化钠、氨气和二氧化碳反应生成碳酸氢钠和氯化铵时,氨气和二氧化碳做反应物,而碳酸氢钠固体受热发生分解反应生成碳酸钠、二氧化碳和水以及氯化铵和氢氧化钙反应生成氯化钙、氨气和水时,氨气和二氧化碳做生成物,则氨气和二氧化碳可以循环使用,故答案为:NH3、CO2; ③工业上电解饱和食盐水制得氢氧化钠、氢气和氯气,电解的离子方程式为2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑,故答案为:2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ ④由图1可知,与电源负极相连的b极为电解池的阴极, 通入的氮气在阴极上得到电子发生还原反应生成氨气,则与电源正极相连的a极是电解池的阳极,通入的氢气在阳极失去电子发生氧化反应生成氢离子;由图2可知,与电源正极相连的c极是电解池的阳极,氧离子在阳极上失去电子发生氧化反应生成氧气,与电源负极相连的d极为电解池的阴极,氮气在阴极上得到电子发生还原反应生成氨气,电极反应式为N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-,故答案为:H2;N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-; (2)①由电子的移动方向可知,电子流入的一极电极A为电解池的阴极,海水中的锂离子经过锂离子交换膜进入有机电解液中,在阴极上得到电子发生还原反应生成锂,故答案为:A; ②海水中含有大量的氯离子,氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气,电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑,海水中还存在氢氧根离子,氢氧根离子在阳极上失去电子发生氧化反应生成氧气,电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑,故答案为:2Cl--2e-=Cl2↑、4OH--4e-=2H2O+O2↑; ③A.由图中e-及Li+移动方向,则发生Li-e-=Li+,所以该电池处于原电池放电状态,故A正确; B.a极为Li易与水发生反应,所以该电池中a极不能接触水溶液,故B正确; C.放电时,负极反应式为Li-e-=Li+,则a为负极,充电时a极连接外接电源的负极,故C错误; D.放电时,b极反应式为FePO4+Li++e-═LiFePO4,则充电过程中,b极电极反应式为:LiFePO4-e-═Li++FePO4,故D正确; C不正确,故答案为:C。
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某铜钴矿石主要含有CoOOHCoCO3Cu2(OH)2CO3SiO2,其中还含有一定量的Fe2O3MgOCaO等。由该矿石制备Co2O3的部分工艺过程如下:

I.将粉碎的矿石用过量的稀H2SO4Na2SO3溶液浸泡,过滤,分离除去沉淀a

II.浸出液除去含铜的化合物后,向溶液中先加入NaClO3溶液,再加入一定浓度的Na2CO3溶液,过滤,分离除去沉淀b[主要成分是Na2Fe6(SO4)4(OH)12]

III.向上述滤液中加入足量NaF溶液,过滤,分离除去沉淀c

IVIII中滤液加入浓Na2CO3溶液,获得CoCO3沉淀。

V.将CoCO3溶解在盐酸中,再加入(NH4)2C2O4溶液,产生 CoC2O4·2H2O沉淀。分离出沉淀,将其在400~600 煅烧,即得到Co2O3

请回答:

1I 中,沉淀a的成分是_____,稀硫酸溶解CoCO3的化学方程式是_____ 加入Na2SO3溶液的主要作用是_________

2)根据图1、图2

①矿石粉末浸泡的适宜条件应是:温度_____pH_____

②图2中铜、钴浸出率下降的可能原因是_____

3II中,浸出液中的金属离子与NaClO3反应的离子方程式:ClO+_____+_____== Cl- +__________

4I中,检验铁元素完全除去的试剂是_____,实验现象是_____

5I中,沉淀c的成分是CaF2_____(填化学式)。

6V中,加入Na2CO3的作用是_____

7V中,分离出纯净的CoC2O4·2H2O的操作是_____

 

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在含有弱电解质的溶液中,往往有多个化学平衡共存。

1)一定温度下,向 1L 0.1mol·L1 CH3COOH 溶液中加入 0.1molCH3COONa 固体,则溶液中 _____(填增大不变减小);写出该溶液中的电荷守恒关系_____

2)土壤的 pH 一般在 4~9 之间。土壤中 Na2CO3 含量较高时,pH 可达 10.5,试用离子方程式解释土壤呈碱性的原因:_____。加入石膏(CaSO4·2H2O)可以使土壤碱性降低,有关反应的化学方程式为_____

3)水垢的主要成分 CaCO3 可以用过量食醋溶解,请结合化学用语,从沉淀溶解平衡的角度进行解释______________

4)常温下在 20mL0.1mol·L1Na2CO3 溶液中逐滴加入 0.1mol·L1HCl 溶液 40mL,溶液中含碳元素的各种微粒(CO2 因逸出未画出)物质的量分数(纵轴)随溶液 pH 变化的部分情况如图所示。回答下列问题:

①在同一溶液中 H2CO3 CO____________________(填不能)大量共存。

②当 pH7 时,溶液中含碳元素的最主要微粒为_____,溶液中各种离子的物质的量浓度的大小关系为_________

③已知在 25℃时,CO 水解反应的平衡常数=2.0×104,当溶液中c(HCO):c(CO)2:1 时,溶液的 pH_____

 

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近年我国大力加强温室气体CO2催化氢化合成甲醇技术的工业化生产研究,实现可持续发展。

1)已知:CO2(g)+H2(g)H2O(g) +CO(g) ΔH1= + 41.1 kJ•mol-1 CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH2=90.0 kJ•mol-1

写出CO2催化氢化合成甲醇的热化学方程式:_________________________________

2)为提高CH3OH产率,理论上应采用的条件是_______________________(填字母)。

A.高温高压    B.低温低压    C.高温低压    D.低温高压

3250℃、在恒容密闭容器中由CO2(g)催化氢化合成CH3OH(g),下图为不同投料比[n(H2)/n(CO2)]时某反应物X 平衡转化率变化曲线。

反应物X _____(填“CO2“H2)。

判断依据是_____

4250℃、在体积为 2.0L 的恒容密闭容器中加入6mol H22mol CO2和催化剂,10min 时反应达到平衡,测得 c(CH3OH) = 0.75 mol·L1

10min 的平均反应速率 v(H2)_____mol·L1·min1

经计算化学平衡常数 K =_____________________

催化剂和反应条件与反应物转化率和产物的选择性有高度相关。控制相同投料比和相同反应时间,四组实验数据如下:

实验编号

温度(K

催化剂

CO2转化率(%

甲醇选择性(%

A

543

Cu/ZnO 纳米棒

12.3

42.3

B

543

Cu/ZnO 纳米片

11.9

72.7

C

553

Cu/ZnO 纳米棒

15.3

39.1

D

553

Cu/ZnO 纳米片

12.0

70.6

 

 

(注:甲醇选择性是指的是转化的CO2中生成甲醇的百分含量)

根据上表所给数据,用CO2生产甲醇的最优选项为_____(填字母)。

 

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K2FeO4 在水中不稳定,发生反应:4FeO +10H2O4Fe(OH)3(胶体)+8OH- +3O2 ,其稳定性与温度(T)和溶液 pH 的关系分别如图所示。下列说法正确的是

IK2FeO4 的稳定性与温度的关系         IIK2FeO4 的稳定性与溶液 pH 的关系

A.由图 I 可知 K2FeO4 的稳定性随温度的升高而升高 B.由图 II 可知图中 ac

C.由图 I 可知温度:T1T2T3 D.由图 I 可知上述反应ΔH<0

 

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下列各离子组在指定的溶液中能够大量共存的是

A.无色溶液中:Cu2+K+SCNCl

B.pH11NaOH 溶液中:CONa+NOSO

C.由水电离出的 c(H+)1.0×10−13 mol·L−1 的溶液中:Na+NHSOHCO

D.含有NO的溶液中:I- SOSOH+

 

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