(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
(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
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
用生产甲醇的废催化剂(主要成分为ZnO和CuO,还含有少量有机杂质等)制散CuCl和ZnO的工艺流程如下:
已知用NH4Cl溶液设取时.发生的主要反应如下,
ZnO(s)+2NH4Cl(aq)Zn(NH3)2Cl2(aq)+H2O(l) K1=0.042
CuO(s)+2NH4Cl(aq)Cu(NH3)2Cl2(aq)+H2O(l)K2=0.0065
回答下列同题:
(1)预处理时,废催化剂需进行“粉碎”的主要目的是________;步骤②中“煅烧”的目的是______________。
(2)步骤④发生反应的离子方程式为______________________________。
(3)步骤⑤加H2O稀释的目的是____________________________________________。
(4)步骤⑥过滤、洗涤时,若要检验是否洗涤干净,其实验操作是_____________________。
(5)准确称取mg产品CuCl,将其溶于稍过量的FeCl3溶液中,充分溶解后、加入适量的稀硫酸,用cmol·L-1的K2Cr2O7溶液滴定至终点,消耗K2Cr2O7溶液的体积为VmL。已知滴定时Cr2O72-被还原为Cr3+,则滴定过程中发生反应的离子方程式为______________________;该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________;该产品中CuCl的质量分数为________(用含c、m、V的代数式表示)。
高三化学综合题中等难度题查看答案及解析
(一)乙炔是一种重要的化工原料,最新研制出的由裂解气(H2、CH4、C2H4)与煤粉在催化剂条件下制乙炔,该生产过程是目前清洁高效的煤化工过程。已知:发生的部分反应如下(在25℃、 101 kPa时),CH4、C2H4 在高温条件还会分解生成炭与氢气:
①C (s) +2H2(g)CH4(g) △H1=-74.85kJ•mol-1
②2CH4(g)C2H4(g) +2H2(g) △H2=340.93kJ•mol-1
③C2H4(g)C2H2(g) +H2(g) △H3=35.50kJ•mol-1
请回答:
(1)依据上述反应, 请写出 C 与 H2化合生成 C2H2 的热化学方程式:______________。
(2)若以乙烯和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂),出口气中含有乙烯、乙炔、氢气等。图1 为乙炔产率与进料气中 n(氢气)/n(乙烯)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势,其降低的原因是______________。
(3)图 2 为上述诸反应达到平衡时各气体体积分数和反应温度的关系曲线。
①乙炔体积分数在1530℃之前随温度升高而增大的原因可能是_______________;1530℃之后,乙炔体积分数增加不明显的主要原因可能是_______________。
②在体积为1L的密闭容器中反应,1530℃时测得气体的总物质的量为1.000 mol,则反应C2H4(g)C2H2(g) +H2(g) 的平衡常数 K=_______________。
③请在图3中绘制乙烯的体积分数和反应温度的关系曲线__________。
(二)当今,人们正在研究有机锂电解质体系的锂-空气电池,它是一种环境友好的蓄电池。放电时电池的总反应为:4Li+O2===2Li2O。在充电时,阳极区发生的过程比较复杂,目前普遍认可的是按两步进行,请补充完整。电极反应式: ________________________和 Li2O2-2e-=2Li++O2。
高三化学综合题困难题查看答案及解析
Ⅰ下列单元操作中采用了热交换设计的有
A.电解食盐水制烧碱
B.合成氨中的催化合成
C.硫酸生产中的催化氧化
D.氨碱法中的氨盐水碳酸化
Ⅱ海水晒盐的卤水中还有氯化镁,以卤水为原料生产镁的一中工艺流程如下图所示。
回答下列问题:
(1)脱硫槽、搅拌槽均用于脱除卤水中的(填离子符号),M的主要成分是(填化学式)。
(2)除溴塔中主要的离子方程式为。
(3)沸腾炉①和②的主要作用是。沸腾炉③通入热氯化氢的主要目的是。
(4)电解槽中阴极的电极反应方程式为。
(5)电解槽中阳极产物为,该产物可直接用于本工艺流程中的。
高三化学填空题困难题查看答案及解析
高三化学选择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/Al2 O3):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 (填序号)
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= -100.46 KJ/mol
2CH3OH(g) =CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2
CO(g)+ H2O(g) =CO2(g)+H2(g) △H3= -38.7 KJ/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DME的电极反应为 。
高三化学填空题困难题查看答案及解析
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