某煤化厂设计了如下清洁生产工艺,先用两种方法同时生产原料气,再调整①②的比例,合成塔中催化剂为CuO/ZnO/Al2O3/V2O3)。该催化剂在250℃和5MPa的操作条件下表现出很好的活性。合成气经循环利用,最终碳元素全部转变甲醇,排空的只有水蒸气,合成原理简图为:
试回答下列问题
(1)工业上用的催化剂由CuO和ZnO组成(质量比为1∶1),最终体系中含二氧化碳, Cu2O的比例也保持相对恒定,从平衡角度考虑,该反应的化学方程式为:
________▲________。
(2)参考CO+2H2CH3OH的平衡常数,工业上采用稍高的压强(5MPa)和250℃,其可能原因是: ▲________。
(3)为使①和②中CO、CO2及H2合成甲醇时原子利用率最高,且各物质均无剩余(假定转化率为100%)。反应①产生的气体与反应②产生的气体最佳体积比为▲ 。
(4)某合作学习小组的同学按照上题(3)的结论,取①的产物与②的产物混合气体67.2L(标准状况),其中CO的体积分数为x ,通过模拟装置合成,得到甲醇的物质的量随CO体积分数变化的函数关系式,并作出图象 (假定CO先与H2反应,CO完全反应后,CO2才与H2反应,且各步转化率均为100%)。
高三化学填空题中等难度题
(10分)某煤化厂设计了如下清洁生产工艺,先用两种方法同时生产原料气,再调整①②的比例,合成塔中催化剂为CuO/ZnO/Al2O3/V2O3)。该催化剂在250℃和5MPa的操作条件下表现出很好的活性。合成气经循环利用,最终碳元素全部转变甲醇,排空的只有水蒸气,合成原理简图为:
试回答下列问题
(1)工业上用的催化剂由CuO和ZnO组成(质量比为1∶1),最终体系中含二氧化碳, Cu2O的比例也保持相对恒定,从平衡角度考虑,该反应的化学方程式为:
▲ 。
(2)参考CO+2H2CH3OH的平衡常数,工业上采用稍高的压强(5MPa)和250℃,其可能原因是:▲ 。
(3)为使①和②中CO、CO2及H2合成甲醇时原子利用率最高,且各物质均无剩余(假定转化率为100%)。反应①产生的气体与反应②产生的气体最佳体积比为▲ 。
(4)某合作学习小组的同学按照上题(3)的结论,取①的产物与②的产物混合气体67.2L(标准状况),其中CO的体积分数为x ,通过模拟装置合成,得到甲醇的物质的量随CO体积分数变化的函数关系式,并作出图象 (假定CO先与H2反应,CO完全反应后,CO2才与H2反应,且各步转化率均为100%)。
高三化学计算题简单题查看答案及解析
某煤化厂设计了如下清洁生产工艺,先用两种方法同时生产原料气,再调整①②的比例,合成塔中催化剂为CuO/ZnO/Al2O3/V2O3)。该催化剂在250℃和5MPa的操作条件下表现出很好的活性。合成气经循环利用,最终碳元素全部转变甲醇,排空的只有水蒸气,合成原理简图为:
试回答下列问题
(1)工业上用的催化剂由CuO和ZnO组成(质量比为1∶1),最终体系中含二氧化碳, Cu2O的比例也保持相对恒定,从平衡角度考虑,该反应的化学方程式为:
________▲________。
(2)参考CO+2H2CH3OH的平衡常数,工业上采用稍高的压强(5MPa)和250℃,其可能原因是: ▲________。
(3)为使①和②中CO、CO2及H2合成甲醇时原子利用率最高,且各物质均无剩余(假定转化率为100%)。反应①产生的气体与反应②产生的气体最佳体积比为▲ 。
(4)某合作学习小组的同学按照上题(3)的结论,取①的产物与②的产物混合气体67.2L(标准状况),其中CO的体积分数为x ,通过模拟装置合成,得到甲醇的物质的量随CO体积分数变化的函数关系式,并作出图象 (假定CO先与H2反应,CO完全反应后,CO2才与H2反应,且各步转化率均为100%)。
高三化学填空题中等难度题查看答案及解析
二甲醚(DME)一种清洁的替代燃料,不含硫,不会形成微粒,而且与汽油相比,排放的NO2更少,因此是优良的柴油机替代燃料。工业上利用一步法合成二甲醚的反应如下(复合催化剂为CuO/ZnO/Al2O3):2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H= -204.7kJ/mol。
(1)若反应在恒温、恒压下进行,以下叙述能说明该反应达到平衡状态的是 。
A.CO和H2的物质的量浓度比是1:2
B.CO的消耗速率等于CH3OCH3的生成速率的2倍
C.容器中混合气体的体积保持不变
D.容器中混合气体的平均摩尔质量保持不变
E.容器中混合气体的密度保持不变
(2)600℃时,一步法合成二甲醚过程如下:
CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H1=-100.46kJ/mol
2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H3=-38.7kJ/mol,则△H2= 。
(3)复合催化剂的制备方法之一是Na2 CO3共沉淀法:制备1 mol/L的硝酸铜,硝酸锌和硝酸铝的水溶液。然后向盛有去离子水的烧杯中同时滴加混合硝酸盐溶液和1 mol/L的Na2CO3水溶液,70℃下搅拌混合。沉淀后过滤,洗涤沉淀物,80℃下干燥12小时,然后500℃下焙烧16小时。请写出上述过程中硝酸铝与Na2CO3水溶液反应的离子方程式: 。
(4)以DME为燃料,氧气为氧化剂,在酸性电解质溶液中用惰性电极制成燃料电池,则通入氧气的电极是电源的 (填正、负)极,通入DME的电极反应为 。
高三化学填空题困难题查看答案及解析
ZnO是电镀、涂料、有机合成等化学工业的重要原料。某课题组设计由含锌工业废料(含Fe、Cu、Mn等杂质)生产ZnO的工艺流程如下:
已知:黄钠铁矾在pH为1.5,温度为90℃时完全沉淀,且易于过滤。
2Cu +O2 +2H2SO4 = 2CuSO4+2H2O
(1)步骤①的浸取液里除含有Zn2+、Mn2+外,还含有的金属离子有 、 ,所加试剂X为Na2SO4和 的混合液。
(2)步骤②可进一步氧化除去铁,还氧化除去了Mn2+,除去Mn2+的离子方程式为 ;步骤③所加试剂是 ,整个工艺流程中可以循环使用的物质是 。
(3)步骤⑤中检验沉淀是否洗涤干净的操作方法是 。
(4)步骤④碳化实际得到的是一种碱式碳酸锌[ZnCO3·xZn(OH)2·yH2O],取该样品7.18g,充分灼烧后,测得残留固体质量为4.86g,将所得气体通入足量澄清石灰水中,得到2.00g沉淀,则此碱式碳酸锌的化学式是 。
高三化学实验题困难题查看答案及解析
(16分)ZnO是电镀、涂料、有机合成等化学工业的重要原料。某课题组设计由含锌工业废料(含Fe、Cu、Mn等杂质)生产ZnO的工艺流程如下:
已知:黄钠铁矾在pH为1.5,温度为90℃时完全沉淀,且易于过滤。
2Cu +O2 +2H2SO4 == 2CuSO4+2H2O
(1)步骤①的浸取液里除含有Zn2+、Mn2+以外,还含有的金属离子有 、 ,所加试剂X为Na2SO4和_________的混合液。
(2)步骤②可进一步氧化除铁,还氧化除去了Mn2+,试写出相应的除去Mn2+的离子方程式_________________________,步骤③加入的试剂是_______,整个工艺流程中可以循环使用的试剂是_____________。
(3)步骤⑤中检验沉淀是否洗涤干净的操作方法是____________________________。
(4)步骤④碳化实际得到的是一种碱式碳酸锌[ZnCO3·xZn(OH)2·yH2O],取该样品7.18 g,充分灼烧后测得残留物质量为4.86 g,将所得气体通入足量澄清石灰水中,得到2.00 g沉淀,则此碱式碳酸锌的化学式是________________。
高三化学填空题极难题查看答案及解析
(13分)工业上常回收冶炼锌废渣中的锌(含有ZnO、FeO、Fe2O3、CuO、Al2O3等杂质,并用来生产ZnSO4·6H2O晶体,其工艺流程如下,有关氢氧化物沉淀时的pH如下表。
氢氧化物 | Al(OH)3 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Zn(OH)2 |
开始沉淀的pH | 3.3 | 1.5 | 6.5 | 5.4 |
沉淀完全的pH | 5.2 | 3.7 | 9.7 | 8.0 |
(1)上述工艺流程中多处涉及“过滤”,实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有________。
(2)在“除杂Ⅰ”步骤中,需再加入适量H2O2溶液的目的是_____。为使Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀完全,而Zn(OH)2不沉淀,应控制溶液的pH范围为______。为控制上述pH范围可选择加入的试剂或药品是________。
A.ZnO B.氨水 C.固体NaOH D.ZnCO3
(3)在“除杂Ⅱ”步骤中,加入Zn粉的作用是_______。“操作A”的名称是_______。
(4)常温下,已知Ksp〔Cu(OH)2〕=2×10-20,某CuSO4溶液里c(Cu2+)=0.02mol/L,如果要生成Cu(OH)2沉淀,则应调整溶液pH大于___________。
高三化学填空题困难题查看答案及解析
工业上常回收冶炼锌废渣中的锌(含有ZnO、FeO、Fe2O3、CuO、Al2O3等杂质),并用来生产ZnSO4·6H2O晶体,其工艺流程如下,有关氢氧化物沉淀时的pH如下表。
氢氧化物 | Al(OH)3 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Zn(OH)2 |
开始沉淀的pH | 3.3 | 1.5 | 6.5 | 5.4 |
沉淀完全的pH | 5.2 | 3.7 | 9.7 | 8.0 |
(1)上述工艺流程中多处涉及“过滤”,实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有 。
(2)在“除杂Ⅰ”步骤中,需再加入适量H2O2溶液的目的是 。
为使Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀完全,而Zn(OH)2不沉淀,应控制溶液的pH范围为 。
为控制上述PH范围可选择加入的试剂或药品是 。
A.ZnO B.氨水 C.固体NaOH D.ZnCO3
(3)在“除杂Ⅱ”步骤中,加入Zn粉的作用是 。“操作A”的名称是 。
(4)常温下,已知Ksp〔Cu(OH)2〕=2×10-20,某CuSO4溶液里c(Cu2+)=0.02 mol·L-1,如果要生成Cu(OH)2沉淀,则应调整溶液pH大于 。
高三化学填空题极难题查看答案及解析
(14分)工业上常回收冶炼锌废渣中的锌(含有ZnO、FeO、Fe2O3、CuO、Al2O3等杂质),并用来生产Zn(NO3)2·6H2O晶体,其工艺流程为:
有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表:
氢氧化物 | Al(OH)3 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Cu(OH)2 | Zn(OH)2 |
开始沉淀的pH | 3.3 | 1.5 | 6.5 | 4.2 | 5.4 |
沉淀完全的pH | 5.2 | 3.7 | 9.7 | 6.7 | 8.0 |
⑴在“酸浸”步骤中,为提高锌的浸出速率,除通入空气“搅拌”外,还可采取的措施是________▲________。
⑵上述工艺流程中多处涉及“过滤”,实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有________▲________。
⑶在“除杂I”步骤中,需再加入适量H2O2溶液,H2O2与Fe2+反应的离子方程式为________▲________。为使Fe(OH)3 、Al(OH)3沉淀完全,而Zn(OH)2不沉淀,应控制溶液的pH范围为________▲________。检验Fe3+是否沉淀完全的实验操作是________▲________。
⑷加入Zn粉的作用是________▲________。“操作A”的名称是________▲________。
高三化学填空题中等难度题查看答案及解析
工业上常回收冶炼锌废渣中的锌(含有ZnO、FeO、Fe2O3、CuO、Al2O3等杂质),并用来生产Zn(NO3)2·6H2O晶体,其工艺流程为:
有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表:
氢氧化物 | Al(OH)3 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Cu(OH)2 | Zn(OH)2 |
开始沉淀的pH | 3.3 | 1.5 | 6.5 | 4.2 | 5.4 |
沉淀完全的pH | 5.2 | 3.7 | 9.7 | 6.7 | 8.0 |
(1)在“酸浸”步骤中,为提高锌的浸出速率,除通入空气“搅拌”外,还可采取的措施是。
(2)在“除杂I”步骤中,需再加入适量H2O2溶液,目的是将Fe2+氧化为________,便于调节溶液的pH使铁元素转化为氢氧化物沉淀除去。为使Fe(OH)3 、Al(OH)3沉淀完全,而Zn(OH)2不沉淀,应控制溶液的pH范围为 ________~________。检验Fe3+是否沉淀完全的实验操作是静置片刻,取少量上层清液,滴加________溶液,若不出现血红色,表明Fe3+沉淀完全。
(3)加入Zn粉的作用是除去溶液中的________。
高三化学实验题困难题查看答案及解析
氧化铬(Cr2O3)主要用于冶炼金属铬、有机化学合成的催化剂等。工业上是以铬铁矿[主要成份为Fe(CrO2)2,还含有Al2O3、SiO2等杂质]为主要原料进行生产,其主要工艺流程如下:
(1)亚铬酸亚铁[Fe(CrO2)2]中Cr的化合价是___________。
(2)焙烧时的主要反应为:4FeO·Cr2O3+8Na2CO3+7O28Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2,其中被氧化的元素为______,每产生32 g Fe2O3,转移电子的数目为_______。该步骤不能使用陶瓷容器,原因是_____________________________。
(3)操作I包括过滤与洗涤,简述实验室中洗涤沉淀的操作:___________。
(4)硫磺在与铬酸钠的反应中转化为硫代硫酸钠,反应的离子方程式为__________。滤渣中除Al(OH)3外还有__________(填化学式)。
(5)某工厂用448 kg铬铁矿粉[含Fe(CrO2)280%]制备Cr2O3,最终得到产品182.4 kg,产率为______%。
(6)Cr3+也有一定毒性,会污染水体,常温下要除去废液中多余的Cr3+,调节pH至少为_______,才能使铬离子沉淀完全。已知Cr(OH)3的溶度积常数为1.0×10-32。
高三化学综合题中等难度题查看答案及解析