电石浆是氯碱工业中的一种废弃物,其大致组成如下表所示:
用电石浆可生产无水CaCl2,某化工厂设计了以下工艺流程:
已知氯化钙晶体的化学式是:CaCl2·6H2O;H2S是一种酸性气体,且具有还原性。
(1)反应器中加入的酸应选用___________________。
(2)脱色槽中应加入的物质X是_______________;设备A的作用是______________;设备B的名称为________________;设备C的作用是____________________。
(3)为了满足环保要求,需将废气H2S通入吸收池,下列物质中最适合作为吸收剂的是_____________。反应的化学方程式为_________________。
A.水 B.浓硫酸 C.石灰乳 D.硝酸
(4)将设备B中产生的母液重新引入反应器的目的是_______________________。
(5)氯碱工业电极方程式_____________________。
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有效利用现有资源是解决能源问题的一种实际途径。发展“碳一化学”,开发利用我国相对丰富的煤炭资源具有重要的战略意义和经济价值。下面是以焦炭为原料,经“碳一化学”途径制取乙二醇的过程:
(1)该过程中产生的的CO可继续与水蒸气发生可逆反应得到CO2和H2,此反应的平衡常数表达式K=_____________。
(2)CH3OH(l)气化时吸收的热量为27kJ/mol,CH3OH(g)的燃烧热为677kJ/mol,请写出CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式_____________。
(3)“催化还原”反应制乙二醇原理如下: CH3OOC—COOCH3(g)+4H2(g)HOCH2-CH2OH(g)+2CH3OH(g) △H=-34kJ/mol
为探究实际生产的最佳条件,某科研小组进行了多方面研究。如图表示乙二醇达到平衡时的产率随原料投料比[n(氢气)/n(草酸二甲酯)]和压强的变化关系,其中三条曲线分别表示体系压强为1.5MPa、2.5MPa、3.5MPa的情况,则曲线丙对应的压强是P(丙)=_____________。
(4)草酸二甲酯水解产物草酸(H2C2O4)为二元中强酸①草酸氢钾溶液中存 在如下平衡: H2OH++OH-、HC2O4-H++C2O42-和____________。
②向0.1mol/L的草酸氢钾溶液里滴加NaOH溶液至中性,此时溶液中各粒子浓度关系正确的是__________(填序号)。
A.c(K+)+c(Na+)=c(HC2O4-)+c(C2O42-)
B.c(K+)=c(HC2O4-)+c(H2C2O4)+c(C2O42-)
C.c(Na+)=c(H2C2O4)+c(C2O42-)
D.c(K+)>c(Na+)
(5)以甲醇为原料,使用酸性电解质构成燃料电池,该燃料电池的负极反应式为_____________;若以甲烷代替该燃料电池中的甲醇,向外界提供相等电量,则每代替3.2g甲醇,所需标准状况下的甲烷的体积为____________L。
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(Ι)HNO2是一种弱酸,且不稳定,易分解生成NO和NO2;它能被常见的强氧化剂氧化;在酸性溶液中它也是一种氧化剂,如能把Fe2+氧化成Fe3+。AgNO2是一种难溶于水、易溶于酸的化合物。试回答下列问题:
(1)下列方法中,不能用来区分NaNO2和NaCl的是________(填序号)。
A.测定这两种溶液的pH
B.分别在两种溶液中滴加甲基橙
C.在酸性条件下加入KI—淀粉溶液来区别
D.用AgNO3和HNO3两种试剂来区别
(2)某同学把新制的氯水加到NaNO2溶液中,请写出反应的离子方程式:________________。
(3)铝能溶解在碱性亚硝酸盐溶液中,生成能使湿润的红色石蕊变蓝的气体,请写出反应的离子方程式__________________;
(Ⅱ)某暗紫色化合物A在常温和干燥的条件下,可以稳定存在,但它在水溶液中不稳定,一段时间后转化为红褐色沉淀,同时产生一种气体单质。为探究其成分,某学习兴趣小组的同学取化合物A粉末进行试验。经组成分析,该粉末仅含有O、K、Fe三种元素。另取3.96g化合物A的粉末溶于水,滴加足量稀硫酸,向反应后的溶液中加入含有0.08mol KOH的溶液,恰好完全反应。过滤,将洗涤后的沉淀充分灼烧,得到红棕色固体粉末1.60g;将所得滤液在一定条件下蒸发可得到一种纯净的不含结晶水的盐10.44g。
(1)目前,人们针对化合物A的稳定性进行了大量的探索,并取得了一定的进展。
下列物质中有可能提高化合物A水溶液稳定性的是 。
A.醋酸钠 B.醋酸 C.Fe(NO3)3 D.KOH
(2)请设计一个实验方案,研究温度对化合物A溶液稳定性的影响
(3)下图表示足量 Fe粉还原KNO3溶液过程中,测出的溶液中相关离子浓度、pH随时间的变化关系(部分副反应产物曲线略去)。请根据图中信息写出t1时刻前该反应的离子方程式:
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氮化硅(Si3N4)是一种优良的高温结构陶瓷,在工业生产和科技领域中有重要用途。
Ⅰ.工业上有多种方法来制备氮化硅,下面是几种常见的方法:
(1)方法一 直接氮化法:在1300~1400 ℃时,高纯粉状硅与纯氮气化合,其反应方程式为3Si+2N2Si3N4
(2)方法二 可以用NH3和SiH4(硅烷)在一定条件下反应,并在600 T的加热基板上生成氮化硅膜,其反应方程式为___________________。
(3)方法三 化学气相沉积法:在高温条件下利用四氯化硅气体、纯氮气、氢气反应生成氮化硅和HCl,与方法一相比,用此法制得的氮化硅纯度较高,其原因是___________________。
(4)方法四 Si(NH2)4热分解法:先用四氯化硅与氨气反应生成Si(NH2)4和一种气体__________________(填分子式);然后使Si(NH2)4受热分解,分解后的另一种产物的分子式为_________________。
Ⅱ.工业上制取高纯硅和四氯化硅的生产流程如下:
已知:X、高纯硅、原料B的主要成分都可与Z反应,Y与X在光照或点燃条件下可反应,Z的焰色呈黄色。
(1)写出焦炭与原料B中的主要成分反应的化学方程式:__________________
(2)上述生产流程中电解A的水溶液时,以Cu为阳极电解A的水溶液电解反应方程式为 。
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实验室模拟回收某废旧含镍催化剂(主要成分为NiO,另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO等)生产Ni2O3。其工艺流程为:
图Ⅰ 图Ⅱ
(1)根据图Ⅰ所示的X射线衍射图谱,可知浸出渣含有三种主要成分,其中“物质X”为。图Ⅱ表示镍的浸出率与温度的关系,当浸出温度高于70℃时,镍的浸出率降低,浸出渣中Ni(OH)2含量增大,其原因是。
(2)工艺流程中“副产品”的化学式为。
(3)已知有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表:
氢氧化物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Ni(OH)2 |
开始沉淀的pH | 1.5 | 6.5 | 7.7 |
沉淀完全的pH | 3.7 | 9.7 | 9.2 |
操作B是为了除去滤液中的铁元素,某同学设计了如下实验方案:向操作A所得的滤液中加入NaOH溶液,调节溶液pH为3.7~7.7,静置,过滤。请对该实验方案进行评价:(若原方案正确,请说明理由;若原方案错误,请加以改正)。
(4)操作C是为了除去溶液中的Ca2+,若控制溶液中F-浓度为3×10-3 mol·L-1,则Ca2+的浓度为______mol·L-1。(常温时CaF2的溶度积常数为2.7×10-11)
(5)电解产生2NiOOH·H2O的原理分两步:①碱性条件下Cl-在阳极被氧化为ClO-;②Ni2+被ClO-氧化产生2NiOOH·H2O沉淀。第②步反应的离子方程式为。
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[化学——选修3:物质结构与性质]碳及其化合物广泛存在于自然界中,回答下列问题:
(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用 形象化描述。在基态原子中,核外存在 对自旋相反的电子。
(2)碳在形成化合物时,其键型以共价键为主,原因是 。
(3)CS2分子中,共价键的类型有 ,C原子的杂化轨道类型是 ,写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子 。
(4)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物的熔点为253K,沸点为376K,其固体属于 晶体。
碳有多种同素异形体,其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示:
①在石墨烯晶体中,每个C原子连接 个六元环,每个六元环占有 个C原子。
②在金刚石晶体中,C原子所连接的最小环也为六元环,每个C原子连接 个六元环,六元环中最多有 个C原子在同一平面。
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Ⅰ.甲醇是一种新型的能源。
(1)合成气(组成为H2和CO)是生产甲醇的重要原料,请写出由焦炭和水在高温下制取合成气的化学方程式________。
(2)已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol-1、-283.0kJ·mol-1和-726.5kJ·mol-1,则甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为________;
(3)在容积为l L的密闭容器中,由CO和H2合成甲醇。在其他条件不变的情况下,考查温度对反应的影响,实验结果如下图所示(注:T1、T2均大于300℃);
下列说法正确的是________(填序号)
A.温度为T1时,从反应开始到平衡,生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)=(mol·L-1·min-1)
B.该反应在T1时的平衡常数比T2时的大
C.该反应为吸热反应
D.处于A点的反应体系从T1变到T2,达到平衡时减小
(4)在T1温度时,将1 mol CO和2mol H2充入一密闭恒容容器中,充分反应达到平衡后,若CO转化率为a,则容器内的压强与起始压强之比为________;
(5)在直接以甲醇为燃料的电池中,电解质溶液为碱性,负极的反应式为________;假设原电解质为NaOH,且电池工作一段时间后溶质只有Na2CO3,此时溶液中各离子浓度大小关系为________
Ⅱ.已知Ksp(AgCl)=1.56×10-10 ,Ksp(AgBr)=7.7×10-13 ,Ksp(Ag2CrO4)=9×10-11。某溶液中含有C1-, Br-和CrO42-,浓度均为0.010mo1·L-1,向该溶液中逐滴加入0.010mol·L-1的AgNO3溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为________。
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下图是一些重要工业生产的转化关系(反应条件略去):
请完成下列问题:
(1)若D是单质,且与A属于同一主族,反应在高温下进行,则:
①此反应的化学方程式是________。
②D单质的一种重要用途是________。
(2)若B为黄色固体,D为固体化合物,则该反应为4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2
①当有1molC生成时,该反应转移电子的总数是________。
②将C通入足量的酸性KMnO4 溶液中,发生反应的离子方程式为________。
(3)若B是一种碱性气体,D为化合物,则:
①该反应的化学方程式是________。
②B在加热条件下与CuO反应有Cu生成,该反应的化学方程式为________;有人提出产物Cu中可能还含有Cu2O。已知Cu+在酸性溶液中不能稳定存在,为验证Cu2O是否存在,可取少量反应产物,滴加足量稀硫酸,若溶液由无色变为蓝色,则证明含有Cu2O。请写出发生反应的化学方程式:_________。
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氢气是一种理想的“绿色能源”,对废气进行脱碳处理可实现绿色环保、废物利用;利用氢能需要选择合适的储氢材料。目前正在研究和使用的储氢材料有镁系合金、稀土系合金等。
Ⅰ.脱碳:向2L密闭容器中加入2mol CO2、6mol H2,在适当的催化剂作用下,发生反应:
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(l)+H2O(l)
①该反应自发进行的条件是 (填“低温”、“高温”或“任意温度”)
②下列叙述不能说明此反应达到平衡状态的是 。
A.混合气体的平均式量保持不变 B.CO2和H2的体积分数保持不变
C.CO2和H2的转化率相等 D.混合气体的密度保持不变
e.1mol CO2参加反应的同时有3mol H-H键生成
③CO2的浓度随时间(0~t2)变化如下图所示,在t2时将容器容积缩小一倍,t3时达到平衡,t4时降低温度,t5时达到平衡,请画出t2~t6 CO2的浓度随时间的变化。
Ⅱ.
(2)储氢材料Mg(AlH4)2在110~200℃的反应为:Mg(AlH4)2==MgH2+2Al+3H2↑。
反应中每转移3mol电子时,产生的H2在标准状况下的体积为__________L。
(3)镧镍合金在一定条件下可吸收氢气形成氢化物:LaNi5(s)+3H2(g) LaNi5H6(s) △H<0,欲使LaNi5H6(s)释放出气态氢,根据平衡移动原理,可改变的条件是_______(填字母编号)。
a.增加LaNi5H6(s)的量 b.升高温度 c.减小压强 d.使用催化剂
(4)储氢还可借助有机物,如利用环己烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢:
①某温度下,向恒容密闭容器中加入环己烷,起始浓度为amol·L-1,平衡时苯的浓度为b mol·L-1,该反应的平衡常数K=____________(用含a、b的代数式表示)。
②一定条件下,下图装置可实现有机物的电化学储氢(忽略其它有机物)。
A是电源的______极(填“正”或“负”);电解过程中产生的气体F为_____(填化学式):电极D上发生的电极反应为__________________。
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下图是两座工厂的主要生产流程以及它们之间的生产关系
回答下列问题:
(1)与上图中“设备A”的作用相当的实验装置是 。
(2)“溶液B”也可以用下列物质中的什么物质代替? 。
a.KAl(SO4)2·12H2O b.ClO2 c.大量O3 d.K2Cr2O7 e.活性炭
(3)聚氯化铝在生产过程中作 剂,其作用是 ,可用离子方程式表示其化学原理如下(用Al3+代表聚氯化铝): 。
(4)上图中下方的工厂主要生产两种气体和一种常见强碱,通常称为 工业。
(5)加入“三种试剂”主要是为了除去粗食盐水中的Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质,按加入的先后次序写出化学式 。
(6)制取“溶液B”的方法现在已作了改进,其原理图,用离子方程式表示该装置中发生的反应: 。
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