工业上金属的冶炼过程复杂。
(1)炼铁涉及的2个热化学方程式:
Fe2O3(S)+CO(g)=
Fe3O4(S)+
CO2(g) ∆H=-15.73kJ•mol-1
则反应的
。
(2)工业上电解硫酸锌溶液可实现湿法炼锌(控制条件,使难放电、阳极电极不溶解)。写出电解总方程式 。
(3)将干净的铁片浸于熔融的液态锌水中可制得镀锌钢板,这种钢板具有很强的耐腐蚀能力。镀锌钢板的镀层一旦被破坏后,锌将作为原电池的 极发生
反应。(填“氧化”或“还原”)
(4)实验室用镀锌钢板与稀硫酸制取标准状况下的氢气4.48L,则该反应转移的电子数为 ,消耗硫酸的物质的量是 。
工业上可用软锰矿(主要成分是MnO2)和黄铁矿(主要成分是FeS2)为主要原料制备高性能磁性材料碳酸锰(MnCO3)。其工业流程如下:
已知:MnCO3难溶于水、乙醇,潮湿时易被空气氧化,100℃开始分解。
回答下列问题:
(1)净化工序的目的是除去溶液中的Cu2+、Ca2+等杂质。若测得滤液中c(F-)=0.01mol/L-1,滤液中残留的c(Ca2+)= 〔已知:Ksp(CaF2)=1.46×10-10〕
(2)沉锰工序中,298K、c(Mn2+)为1.05 mol/L-1时,实验测得MnCO3的产率与溶液pH、反应时间的关系如图所示。根据图中信息得出的结论是 。
(3)从沉锰工序中得到纯净MnCO3的操作方法是:过滤、 。
(4)为测定某软锰矿中二氧化锰的质量分数,准确称量1.20g软锰矿样品,加入2.68g草酸钠固体,再加入足量的稀硫酸并加热(杂质不参加反应),充分反应后冷却,将所得溶液转移到250mL容量瓶中用蒸馏水稀释至刻度,从中取出25.0mL,用0.0200mol·L-1高锰酸钾溶液进行滴定,当滴入20.0mL溶液时恰好完全反应。
已知高锰酸钾、二氧化锰在酸性条件下均能将草酸钠(Na2C2O4)氧化:
2MnO4- + 5C2O42- + 16H+ ="=" 2Mn2+ + 10CO2↑+ 8H2O
MnO2 + C2O42- + 4H+ ="=" Mn2+ + 2CO2↑+ 2H2O
求该软锰矿中二氧化锰的质量分数 (写出计算过程)。
工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]的工艺流程如下:
已知:部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
沉淀物 |
Fe(OH)3 |
Fe(OH)2 |
Al(OH)3 |
开始沉淀 |
2.3 |
7.5 |
3.4 |
完全沉淀 |
3.2 |
9.7 |
4.4 |
回答下列问题:
(1)加入少量NaHCO3的目的是 ,该工艺中“搅拌”的作用是 。
(2)反应Ⅱ中的离子方程式为 ,在实际生产中,反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量,O2的作用是 。(用化学方程式表示)
(3)生产中碱式硫酸铁溶液蒸发时需要在常温减压条件下的原因是 。
(4)在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。根据我国质量标准,产品中不得含有Fe2+及NO3-。为检验所得产品中是否含有Fe2+,应使用的试剂为 。(填写字母)
A.氯水 B.KSCN溶液 C.NaOH溶液 D.酸性KMnO4溶液
一项科学研究成果表明,铜锰氧化物(CuMn2O4)能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛(HCHO)。
(1)向一定物质的量浓度的Cu(NO3)2和Mn(NO3)2溶液中加入Na2CO3溶液,所得沉淀经高温灼烧,可制得CuMn2O4。
①Cu2+基态的核外电子排布式可表示为 。
②CO32-的空间构型是 (用文字描述)。
(2)在铜锰氧化物的催化下,CO被氧化为CO2,HCHO 被氧化为CO2和H2O。
①写出一种与CO分子互为等电子体的离子的化学式 。
②HCHO分子中C原子轨道的杂化类型为 。
③1mol CO2中含有的σ键数目为 。
(3)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu(OH)4]2-。[Cu(OH)4]2-的结构可用示意图表示为 。(不考虑空间构型)
研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。
(1)CO可用于炼铁,已知:Fe2O3(s) + 3C(s)=2Fe(s) + 3CO(g)ΔH 1=+489.0 kJ·mol-1
C(s) + CO2(g)=2CO(g)ΔH 2 =+172.5 kJ·mol-1
则CO还原Fe2O3(s)的热化学方程式为 。
(2)电子工业中使用的一氧化碳常以甲醇为原料通过脱氢、分解两步反应得到。
第一步:2CH3OH(g)HCOOCH3(g)+2H2(g) △H>0
第二步:HCOOCH3(g)CH3OH(g)+CO(g) △H>0
①第一步反应的机理可以用下图表示:
图中中间产物X的结构简式为 。
②在工业生产中,为提高CO的产率,可采取的合理措施有 。(写两条措施)
(3)第21届联合国气候变化大会(COP21)于2015年11月30日至12月11日在巴黎召开。会议旨在讨论控制温室气体CO2的排放,减缓全球变暖,力争将全球气温上升控制在2度内。
①Li4SiO4可用于富集得到高浓度CO2。原理是:在500℃,低浓度CO2与Li4SiO4接触后生成两种锂盐;平衡后加热至700℃,反应逆向进行,放出高浓度CO2,Li4SiO4再生。请写出700℃时反应的化学方程式为: 。
②利用太阳能和缺铁氧化物[如Fe0.9O]可将富集到的廉价CO2热解为碳和氧气,实现CO2再资源化,转化过程如下图所示,若用1mol缺铁氧化物[Fe0.9O]与足量CO2完全反应可生成 molC(碳)。
③固体氧化物电解池(SOEC)用于高温电解CO2/H2O,既可高效制备合成气(CO+H2),又可实现CO2的减排,其工作原理如下图。
写出电极c上发生的电极反应式: , 。
(4)以TiO2/Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系见下图。
如何解释图中250-400℃时温度升高与乙酸的生成速率变化的关系? 。
从明矾[KAl(SO4)2·12H2O]制备Al、K2SO4和H2SO4的流程如下:
已知:明矾焙烧的化学方程式为:4[KAl(SO4)2·12H2O] + 3S=2K2SO4 + 2Al2O3 + 9SO2↑+ 48H2O
请回答下列问题:
(1)在焙烧明矾的反应中,氧化产物与还原产物的物质的量之比为: 。
(2)步骤②中,为提高浸出率,可采取的措施有_____________。
A.粉碎固体混合物 | B.降低温度 | C.不断搅拌 | D.缩短浸泡时间 |
(3)明矾焙烧完全后,从步骤②的滤液中得到K2SO4晶体的方法是 。
(4)步骤③电解的化学方程式是 ,电解池的电极是用碳素材料做成,电解过程中,阳极材料需要定期更换,原因是: 。
(5)以Al和NiO(OH)为电极,NaOH溶液为电解液组成一种新型电池,放电时NiO(OH)
转化为Ni(OH)2,则该电池的正极电极反应式是 。
(6)焙烧a吨明矾(摩尔质量为b g/mol),若SO2的转化率为96%,可生产质量分数为98%的H2SO4质量为 吨(列出计算表达式)。