【题目】氧化锌工业品广泛应用于橡胶、涂料、陶瓷、化工、医药、玻璃和电子等行业,随着工业的飞速发展,我国对氧化锌的需求量日益增加,成为国民经济建设中不可缺少的重要基础化工原料和新型材料。用工业含锌废渣(主要成分为ZnO,还含有铁、铝、铜的氧化物,Mn2+、Pb2+、Cd2+等)制取氧化锌的工艺流程如图所示:
已知:相关金属离子c(Mn+)=0.1mol/L生成氢氧化物沉淀的pH如下表所示:
Fe3+ | Fe2+ | Al3+ | Mn2+ | Zn2+ | Cu2+ | Cd2+ | |
开始沉淀 | 1.5 | 6.3 | 3.4 | 8.1 | 6.2 | 6.0 | 7.4 |
沉淀完全 | 2.8 | 8.3 | 4.7 | 10.1 | 8.2 | 8.0 | 9.4 |
回答下列问题:
(1)为保证锌渣酸浸的充分,先保持酸过量,且c(H+)=0.5mol/L左右。写出一种加快锌渣浸出的方法:_______________
(2)为调节溶液的pH,则试剂X为__________________(填化学式),且调节溶液pH的范围是____________
(3)除杂时加入高锰酸钾的作用是_______________,发生反应的离子方程式为_____________
(4)“过滤”所得滤渣的主要成分是_____________________(填化学式)
(5)写出“碳化合成”的化学方程式:_____________________;“碳化合成”过程需纯碱稍过量,请设计实验方案证明纯碱过量:_____________________
【答案】加热、将锌渣粉碎、搅拌、适当增大硝酸的浓度等 ZnO、ZnCO3或Zn(OH)2 4.7≤pH<6.0 除去Mn2+ 2MnO4-+3Mn2++ 2H2O =5MnO2↓+4H+ Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2 3Zn(NO3)2+3Na2CO3+3H2O =ZnCO32Zn(OH)2
H2O↓+2CO2↑+6NaNO3
或3Zn(NO3)2+5Na2CO3+5H2O=ZnCO32Zn(OH)2
H2O↓+4NaHCO3+6NaNO3 静置,取上层清液少许于试管中,往试管中继续滴加碳酸钠溶液,若无沉淀产生,则纯碱过量
【解析】
(1)加快锌渣浸出可根据增大反应物接触面积、升高温度、增大反应物浓度的角度分析;
(2)根据除杂的同时不要掺入新的杂质考虑,根据流程及表中的数据,确定pH的范围;
(3)除杂时加入高锰酸钾的作用是将Mn2+转化为MnO2沉淀,除去Mn2+;
(4)由(2)、(3)可知“过滤”所得的滤渣;
(5)“碳化合成”时加入碳酸钠,产物为ZnCO32Zn(OH)2
H2O,以此写出化学方程式;若碳酸钠不足,检验溶液中的Zn2+,若碳酸钠过量,用盐酸检验溶液中的CO32-;
(1)酸浸的主要目的是将ZnO等物质与硝酸反应,为加快反应速率,可采取的措施有加热、将锌渣粉碎、搅拌、适当增大硝酸的浓度等;
(2)加入试剂X的目的为调节溶液的pH,使Fe3+、Al3+生成沉淀除去,为不引入新的杂质,可加入ZnO或ZnCO3或Zn(OH)2等,根据流程及表中的数据,需调节pH的范围为4.7≤pH<6.0;
(3)加入高锰酸钾的作用是将Mn2+转化为MnO2沉淀,除去Mn2+,反应的离子方程式为2MnO4-+ 3Mn2++ 2H2O =5 MnO2↓+4H+;
(4)由(2)、(3)可知“过滤”所得的滤渣的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2;
(5)“碳化合成”时加入碳酸钠,产物为ZnCO32Zn(OH)2
H2O,反应的化学方程式为:
3Zn(NO3)2+3Na2CO3+3H2O =ZnCO32Zn(OH)2
H2O↓+2CO2↑+6NaNO3
或3Zn(NO3)2+5Na2CO3+5H2O=ZnCO32Zn(OH)2
H2O↓+4NaHCO3+6NaNO3;若碳酸钠过量,则沉淀后的溶液中有碳酸根离子,检查碳酸根离子的方法是:静置,取上层清液少许于试管中,往试管中继续滴加碳酸钠溶液,若无沉淀产生,则纯碱过量。
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【题目】已知反应X(g)+3Y(g)2Z(g) △H的能量变化如下图所示。下列说法正确的是
A. △H= E2- E1 B. 更换高效催化剂,E3不变
C. 恒压下充入一定量的氦气n(Z)减少 D. 压缩容器,c(X)减小
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【题目】二氧化碳的捕集与利用是实现温室气体减排的重要途径之一。
(1)目前工业上用的捕碳剂NH3和(NH4)2CO3,它们与CO2发生如下可逆反应:
2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)(NH4)2CO3(aq) ΔH1
NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)NH4HCO3(aq) ΔH2
(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)2NH4HCO3(aq) ΔH3
则ΔH3=______________(用含ΔH1、ΔH2的代数式表示)
(2)利用CO2制备乙烯是我国能源领域的一个重要战略方向,具体如下:
方法一:CO2催化加氢合成乙烯,其反应为:
2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH=a kJ·mol-1
起始时按n(CO2)∶n(H2)=1∶3的投料比充入20L的恒容密闭容器中,不同温度下平衡时的H2和H2O的物质的量如图甲所示:
①下列说法正确的是________;
A.该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能
B.其它条件不变时,若压缩容器容积,则活化分子百分数增大,v正和v逆均增大
C.测得容器内混合气体平均分子量不随时间改变时,说明反应已达到平衡
D.使用合适的催化剂,催化剂改变反应历程,减小反应焓变,加快反应速率
②393K下,H2的平衡转化率为__________(保留三位有效数字);
③393K下,该反应达到平衡后,再向容器中按n(CO2)∶n(H2)=1∶3投入CO2和H2则n(H2)/n(C2H4)将__________(填“变大”或“不变”或“变小”或“无法确定”);
方法二:用惰性电极电解强酸性的二氧化碳水溶液可得到乙烯,其原理如图乙所示。
④b电极上的电极反应式为_________________________;
⑤该装置中使用的是_________________(填“阳”或“阴”)离子交换膜。
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【题目】(1)H2A在水中存在以下平衡:H2AH++HA-,HA-
H++A2-。NaHA溶液显酸性,则溶液中离子浓度的大小顺序为__________________________。
(2)已知常温下H2A的钙盐(CaA)饱和溶液中存在以下平衡:CaA(s)Ca2+(aq)+A2-(aq)滴加少量Na2A固体,c(Ca2+)___(填“增大”“减小”或“不变”),原因是______。
(3)含有的废水毒性较大,某工厂废水中含4.00×10-3 mol·L-1的Cr2O
。为使废水能达标排放,作如下处理:
Cr2+、Fe3+
Cr(OH)3、Fe(OH)3
①该废水中加入FeSO4·7H2O和稀硫酸,发生反应的离子方程式为:_______。
②若处理后的废水中残留的c(Fe3+)=1×10-13 mol·L-1,则残留的Cr3+的浓度为__________________。{已知:Ksp[Fe(OH)3]≈1.0×10-38 ,Ksp[Cr(OH)3]≈1.0×10-31}
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【题目】甲醇作为可再生能源,越来越受到人们的关注。已知甲醇制备的有关化学反应的平衡常数及焓变数据如下
化学反应 | 500℃平衡常数 | 焓变 |
①CO(g)+2H2(g) | K1=2.5 | ΔH1=-116 kJ·mol-1 |
②CO2(g)+H2(g) | K2=1.0 | ΔH2=+41 kJ·mol-1 |
③CO2(g)+3H2(g) | K3=? | ΔH3=? |
(1)反应③的K3=__,ΔH3=___。
(2)对于反应②升高温度平衡常数___(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)500℃时测得反应③在某时刻CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol·L-1)分别为0.1、0.8、0.3、0.15,则此时v正__v逆(填“>”“<”或“=”)。
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【题目】25℃时,水的电离可达到平衡:H2OH++OH- ΔH>0。下列叙述正确的是
A. 向水中加入稀氨水,平衡逆向移动,c(OH-)降低
B. 将水加热,Kw增大,pH不变
C. 向水中加入少量CH3COONa固体,平衡逆向移动,c (H+)降低
D. 向水中加入少量固体硫酸氢钠,c(H+)增大,Kw不变
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【题目】第三代太阳能电池就是铜铟镓硒CIGS等化合物薄膜太阳能电池以及薄膜Si系太阳能电池。
(1)晶体硅中Si原子的杂化方式是___,基态Ga原子核外电子排布式为___。
(2)向硫酸铜溶液中逐滴滴加浓氨水,先出现蓝色絮状沉淀,后沉淀逐渐溶解得到[Cu(NH3)4]SO4的深蓝色透明溶液。
①NH3极易溶于水,除因为NH3与H2O都是极性分子外,还因为____。
②在[Cu(NH3)4]2+中Cu2+与NH3之间形成的化学键称为___,提供孤电子对的成键原子是___。
③[Cu(NH3)4]2+具有对称的空间构型,[Cu(NH3)4]2+中的两个NH3被两个C1-取代,能得到两种不同结构的产物,则[Cu(NH3)4]2+的空间构型为___。
(3)某含铜化合物的晶胞如图所示,晶胞上下底面为正方形,侧面与底面垂直。则晶胞中每个Cu原子与____个S原子相连,含铜化合物的化学式为____。设NA为阿伏加德罗常数的值,则该晶胞的密度为___gcm3(用含a、b、NA的代数式表示)。
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【题目】欲测定某NaOH溶液的物质的量浓度,可用0.100 0 mol·L-1的HCl标准溶液滴定待测碱(用甲基橙作指示剂)。请回答下列问题:
(1)滴定时,盛装待测NaOH溶液的仪器名称为________。
(2)滴定至终点的颜色变化为____________。
(3)若甲学生在实验过程中做了三组平行实验,数据记录如下,则此时消耗标准溶液的体积为__________。计算出待测NaOH溶液的物质的量浓度为______。(保留四位有效数字)
实验 序号 | 待测NaOH溶液的体积/mL | 0.100 0 mol·L-1 HCl溶液的体积/mL | |
滴定前刻度 | 滴定后刻度 | ||
1 | 25.00 | 0.00 | 26.29 |
2 | 25.00 | 1.00 | 31.00 |
3 | 25.00 | 1.00 | 27.31 |
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【题目】许多含氮物质是农作物生长的营养物质。
(1)肼(N2H4)、N2O4常用于航天火箭的发射。已知下列反应:
①N2(g)+O2(g) =2NO(g) ΔH=+180kJ·mol-1
②2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH=-112kJ·mol-1
③2NO2(g)N2O4(g) ΔH=-57kJ·mol-1
④2N2H4(g)+N2O4(g) =3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1136kJ·mol-1
则N2H4与O2反应生成氮气与水蒸气的热化学方程式为_________________。
(2)一定温度下,向某密闭容器中充入1 mol NO2,发生反应:2NO2(g)N2O4(g),测得反应体系中气体体积分数与压强之间的关系如图所示:
①a、b、c三点逆反应速率由大到小的顺序为_______。平衡时若保持压强、温度不变,再向体系中加入一定量的Ne,则平衡_______移动(填“正向”“逆向”或“不”)。
②a点时NO2的转化率为___________,用平衡分压代替平衡浓度也可求出平衡常数Kp,则该温度下Kp=________Pa-1。
(3)已知在一定温度下的可逆反应N2O4(g)2NO2(g)中,v正=k正c(N2O4),v逆=k逆c2(NO2)(k正、k逆只是温度的函数)。若该温度下的平衡常数K=10,则k正=______k逆。升高温度,k正增大的倍数_______(填“大于”“小于”或“等于”)k逆增大的倍数。
(4)氨气是合成众多含氮物质的原料,利用H2-N2—生物燃料电池,科学家以固氮酶为正极催化剂、氢化酶为负极催化剂,X交换膜为隔膜,在室温条件下即实现了合成NH3的同时还获得电能。其工作原理图如下:
则X膜为___________交换膜,正极上的电极反应式为______________________。
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