利用真空碳热还原冶炼镁、铝及锰的单质或合金是治金工业的热点之一。回答下列问题:
(1)已知体系自由能变化时反应能自发进行。真空碳热还原冶炼镁的主要反应为,其自由能变化与温度、压强的关系如图所示:
温度由低到高的顺序是_______________,时该反应不能自发进行的温度是_________(填“”“”或“”)。
(2)提出的碳热还原冶炼的机理如下:
(Ⅰ)
(Ⅱ)
(Ⅲ)
则反应的______________(用含a、b、c的代数式表示);中间体之一与反应可用于实验室制备甲烷,写出与反应的化学方程式:_________________________________________________________。
(3)制备锰合金的相关反应及平衡时与温度的关系如图所示(为用分压表示的平衡常数,分压=总压×体积分数):
(Ⅰ)
(Ⅱ)
(Ⅲ)
①的反应是___________(填标号)。
②____________[用、表示];A点___________用[表示]。
③向某恒容密闭容器中充入并加入足量,若只发生反应:,达到B点的平衡状态。达到平衡前,v(正)__________v(逆)(填“大于”“小于”或“等于”),达到平衡时,_______________(保留小数点后两位)。
高三化学综合题困难题
利用真空碳热还原冶炼镁、铝及锰的单质或合金是治金工业的热点之一。回答下列问题:
(1)已知体系自由能变化时反应能自发进行。真空碳热还原冶炼镁的主要反应为,其自由能变化与温度、压强的关系如图所示:
温度由低到高的顺序是_______________,时该反应不能自发进行的温度是_________(填“”“”或“”)。
(2)提出的碳热还原冶炼的机理如下:
(Ⅰ)
(Ⅱ)
(Ⅲ)
则反应的______________(用含a、b、c的代数式表示);中间体之一与反应可用于实验室制备甲烷,写出与反应的化学方程式:_________________________________________________________。
(3)制备锰合金的相关反应及平衡时与温度的关系如图所示(为用分压表示的平衡常数,分压=总压×体积分数):
(Ⅰ)
(Ⅱ)
(Ⅲ)
①的反应是___________(填标号)。
②____________[用、表示];A点___________用[表示]。
③向某恒容密闭容器中充入并加入足量,若只发生反应:,达到B点的平衡状态。达到平衡前,v(正)__________v(逆)(填“大于”“小于”或“等于”),达到平衡时,_______________(保留小数点后两位)。
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、、等化合物的性质与卤素单质相似,称为“类卤素”。已知卤素单质和“类卤素”的氧化性由强到弱的顺序为:、、、、、、。下列叙述正确的是
A.反应能自发进行
B.反应不能自发进行
C.氧化性:
D.“类卤素”在碱性溶液中会发生自身的氧化还原反应
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下图是金属镁和卤素单质(X2)反应的能量变化示意图。下列说法正确的是
A. 金属镁和卤素单质(X2)的反应能自发进行是因为ΔH均小于零
B. 热稳定性: MgI2 > MgBr2 > MgCl2 > MgF2
C. 工业上可由电解MgCl2溶液冶炼金属Mg,该过程需吸收热量
D. 由图可知此温度下MgBr2(s)与Cl2(g)反应的热化学方 程式为:MgBr2(s)+Cl2(g) MgCl2(s)+Br2(g) ΔH=+117 kJ·mol-1
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铁是一种过渡元素,金属铁是最常用的金属材料。请回答下列有关问题:
(1)工业上常利用CO还原铁的氧化物冶炼铁。
已知:Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) ΔH1=-25kJ/mol
3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH2=-47kJ/mol
Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g) ΔH3=+19kJ/mol
请写出CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO2气体的热化学反应方程式:_____。
(2)11.2gFe与一定量的HNO3充分反应后,Fe全部溶解,生成Fe2+、Fe3+的物质的量之比为1:4,将生成的气体与一定量的O2混合后通入水槽中,气体恰好被完全吸收,O2的物质的量是____。
(3)利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2,装置如图所示,两电极分别是石墨和铁,电解质溶液为NaCl溶液。
①植物油的作用是___,在加入植物油之前,要对NaCl溶液作何处理:____。
②阳极的电极反应式为____。
③若将该装置改为防止Fe发生电化学腐蚀的装置,则Fe电极应与电源____极相连,当电路中通过2mol电子时,两极共收集到气体___L(标准状况)。
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金属的回收是工业生产中的重要课题,利用某工业冶炼废渣主要成分为和铁、锡、铅、铜的氧化物回收锡、铜、铅的工艺流程如图所示:
回答下列问题:
电炉冶炼时,焦炭的作用是______填“氧化剂”或“还原剂”,将焦炭粉碎的目的是______。熔剂的主要成分是氟石,高温下能与 反应生成两种钙盐,其中之一为CaSiF6,该反应的化学方程式为______。
脱铁后的溶液中含有少量的 ,为减少锡的损失,可用锡、铜、铅、铁多元合金回收处理,反应的离子方程式为______。
已知 可表示为:,则 也可用氧化物表示为:______。
脱硫后需过滤、洗涤再进入下一步工序,检验滤渣是否洗涤干净的方法是______。
若该冶炼废渣中锡的质量分数为 ,30t 废渣制得精锡 ,则锡的回收率为______。
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将和置于预先抽成真空的特制2L恒容密闭容器中,加热至1500K,体系达到平衡,总压强为体系中存在以下反应关系:
回答下列问题:
(1)与、、的关系是______。
(2)反应过程中碘单质的转化率随时间的变化曲线如图所示,A点时______填“”“”或“”,前的生成速率______。
(3)达到平衡状态时,氢气的物质的量分数是______;______;______保留2位有效数字为用平衡分压代替浓度表示的平衡常数,平衡分压总压强物质的量分数。
(4)下列说法能说明该体系达到平衡状态的是______。
A.颜色不再变化
B.气体平均相对分子质量不再变化
C.气体密度不再变化
D.温度不再变化
(5)是一种强酸,常温下将的HI溶液和的氨水等体积混合后,溶液呈中性。此时溶液中离子浓度的大小关系是______。
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将和置于预先抽成真空的特制2L恒容密闭容器中,加热至1500K,体系达到平衡,总压强为体系中存在以下反应关系:
回答下列问题:
(1)与、、的关系是______。
(2)反应过程中碘单质的转化率随时间的变化曲线如图所示,A点时______填“”“”或“”,前的生成速率______。
(3)达到平衡状态时,氢气的物质的量分数是______;______;______保留2位有效数字为用平衡分压代替浓度表示的平衡常数,平衡分压总压强物质的量分数。
(4)下列说法能说明该体系达到平衡状态的是______。
A.颜色不再变化
B.气体平均相对分子质量不再变化
C.气体密度不再变化
D.温度不再变化
(5)是一种强酸,常温下将的HI溶液和的氨水等体积混合后,溶液呈中性。此时溶液中离子浓度的大小关系是______。
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下列有关说法正确的是( )
A.反应2NO2⇋N2O4在室温下可自发进行,则该反应的△H<0
B.工业上电解熔融态氯化铝冶炼单质铝
C.CH3COOH溶液加水稀释后,溶液中的值增大
D.Na2CO3溶液中加入少量Ca(OH)2固体,CO32-水解程度减小,溶液的pH减小
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(14分)湿法炼锌的冶炼过程可用下图简略表示:
请回答下列问题:
(1)已知:N2(g)+2H2(g)===N2H4(l) ΔH=a kJ·mol-1,该反应不能自发进行,则a 0(填“>”、“<”或“=”).
(2)ZnS焙烧的反应2ZnS+3O22SO2+2ZnO所涉及的物质中,发生氧化反应的物质是 ,不含离子键的化合物是 .
(3)电解过程中析出锌的电极反应式为___________________________.
(4)产生的SO2可用Ba(NO3)2溶液吸收,部分产物可作为工业原料,其反应的离子方程式为 .
(5)锌-空气电池与锂电池相比,具有储存电量高、成本低、没有安全隐患等优点。该电池的总反应为2Zn+O2===2ZnO,电解质溶液为KOH溶液,则负极的电极反应式为 。25℃时,以该电池为电源,用两个等质量的铜棒作电极电解500 mL 0.1mol/L CuSO4溶液,一段时间后切断电源,对电极干燥并称量,测得两电极的质量差为9.6 g,则至少需要________L空气(折算成标准状况)进入该电池。
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近年来,为应对温室气体排放问题和日益增长的能源需求问题,CO2综合利用技术作为潜在的解决方案受到了研究者的广泛关注。请按照要求回答问题
(1)CO常用于工业冶炼金属,下图是在不同温度下CO还原四种金属氧化物达平衡后气体中与温度(t)的关系曲线图。下列说法正确的是________。(填序号)
A 工业上可以通过增高反应装置来延长矿石和CO接触的时间,减少尾气中CO的含量
B CO不适宜用于工业冶炼金属铬(Cr)
C 工业冶炼金属铜(Cu)时较低的温度有利于提高CO的利用率
D CO还原PbO2的反应△H>0
(2)一定条件下Pd-Mg/SiO2催化剂可使CO2 “甲烷化”变废为宝,最佳催化温度是200℃~300℃左右,超过300℃催化剂会完全失活、反应停止。向密闭容器通入v(CO2):v(H2)=1:4的反应气体,常温进料开始加热,画出生成甲烷的量随温度的变化曲线_________。
(3)在载人航天器中应用电化学原理,以Pt为阳极,Pb(CO2的载体)为阴极KHCO3溶液为电解质溶液,还原消除航天器内CO2同时产生O2和新的能源CO,则阴极的电极反应式为___________;室温下H2CO3电离常数约为K1=4×10-7,K2=5×10-11,则0.025 mol·L-1的H2CO3溶液的pH约等于__________(不考虑第二步电离和H2O的电离)
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