Ⅰ.沿海地区有着丰富的海水资源,海水中主要含有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、Br-、CO32-、HCO3-等离子。合理利用资源和保护环境是可持续发展的重要保证。(1)海水经过处理后可以得到无水氯化镁,无水氯化镁是工业制取镁的原料。试写出电解熔融氯化镁制取金属镁的化学反应方程式 。
(2)某化工厂生产过程中会产生含有Cu2+和Pb2+的污水。排放前拟用沉淀法除去这两种离子,根据下列数据,你认为投入 (选填“Na2S”或“NaOH”)效果更好。
难溶电解质 |
Cu(OH)2 |
CuS |
Pb(OH)2 |
PbS |
Ksp |
4.8×10-20 |
6.3×10-36 |
1.2×10-15 |
1.0×10-28 |
(3)火力发电在我国的能源利用中占较大比重,但是排放出的SO2会造成一系列环境和生态问题。利用海水脱硫是一种有效的方法,其工艺流程如下图所示:
①天然海水的pH≈8,试用离子方程式解释天然海水呈弱碱性的原因 (任写一个)。
②某研究小组为探究提高含硫烟气中SO2吸收效率的措施,进行了天然海水吸收含硫烟气的模拟实验,实验结果如图所示。
请你根据图示实验结果,就如何提高一定浓度含硫烟气中SO2的吸收效率,提出一条合理化建议: 。
③天然海水吸收了含硫烟气后会溶有H2SO3、HSO3-等分子或离子,使用氧气将其氧化的化学原理是 (任写一个化学方程式或离子方程式)。氧化后的“海水”需要引入大量的天然海水与之混合后才能排放,该操作的主要目的是 。
Ⅱ.能源是人类生存和发展的重要支柱。研究化学反应过程中的能量变化在能源紧缺的今天具有重要的理论意义。已知下列热化学方程式
①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=-570kJ/mol;
②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) H=-242kJ/mol;
③C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H=—110.5kJ/moL;
④C(s)+O2(g)=CO2(g) H=—393.5kJ/moL;
⑤CO2(g)+2H2O(g)=2CH4(g)+2 O2(g) H=+890kJ/moL
回答下列问题
(1)上述反应中属于吸热反应的是 。
(2)H2的燃烧热为△H= 。
(3)盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然难直接测定,但可通过间接的方法求得。已知C(s) + H2O(g)=H2(g)+ CO(g) H=akJ/moL;则a= ;该反应的熵
S 0(选填“>”、“=”、“<”);已知自由能
G=
H—T
S,当
G<0时可自发进行。则该反应在什么条件下可自发进行__________________。
(4)CO分析仪以燃料电池为工作原理,其装置如图所示,该电池中电解质为氧化钇-氧化钠,其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。下列说法错误的是 。
A.负极的电极反应式为:CO+O2—―2e-=CO2
B.工作时电极b作正极,O2—由电极a流向电极b
C.工作时电子由电极a通过传感器流向电极b
D.传感器中通过的电流越大,尾气中CO的含量越高
工业上生产硫酸时,利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是一个关键步骤。压强及温度对SO2转化率的影响如下表(原料气各成分的体积分数为:SO2 7%
,O2 11%,N2 82%);
![]() |
0.1 |
0.5 |
1 |
10 |
400 |
99.2 |
99.6 |
99.7 |
99.9 |
500 |
93.5 |
96.9 |
97.8 |
99.3 |
600 |
73.7 |
85.8 |
89.5 |
96.4 |
(1)利用表中数据推断SO2的氧化是(填“吸热”或“放热”)反应;
(2)在400~500℃时,SO2的催化氧化采用(填“常压”或“高压”);
(3)选择适宜的催化剂,是否可以提高SO2的转化率?(填“是”或“否”),是否可以增大该反应所放出的热量?(填“是”或“否”);
(4)为提高SO3吸收率,实际生产中用吸收SO3;
(5)已知:2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g);△H=-196.6kJ·mol-1,计算每生产1万吨98%硫酸所需要的SO3质量和由SO2生产这些SO3所放出的热量。
(1)电解原理在化学工业中有广泛的应用。现将你设计的原电池通过导线与图中电解池相连,其中a为电解液,X和Y是两块电极扳,则
①若X和Y均为惰性电极,a为饱和食盐水,则电解时检验Y电极反应产物的方法是。
②若X、Y分别为石墨和铁,a仍为饱和的NaCl溶液,则电解过程中会生成白色固体,发生的总反应化学方程式为
。
该白色固体露置在空气中,可观察到的现象是
。
③若X和Y均为惰性电极,a为一定浓度的硫酸铜溶液,通电后,发生的总反应化学方程式为。通电一段时间后,向所得溶液中加入0.05 mol Cu(OH)2,恰好恢复电解前的浓度和pH,则电解过程中电子转移的物质的量为mol。
(2)利用工业上离子交换膜法制烧碱的原理,用如图所示装置电解K2SO4溶液。
①该电解槽的阳极反应式为,通过阴离子交换膜的离子数(填“>”、“<”或“=”)通过阳离子交换膜的离子数;
②图中a、b、c、d分别表示有关溶液的pH,则a、b、c、d由小到大的顺序为;
③电解一段时间后,B口与C口产生气体的质量比为。
A、B、C、D、E均为可溶于水的固体,所得的溶液只有E溶液有颜色。取一定量的固体C放在试管中用酒精灯加热,固体的质量会减少。组成这五种物质的离子有(各物质所含的离子均不相同)
阳离子 |
Na+ Mg2+ Al3+ Ba2+ Fe3+ |
阴离子 |
OH- Cl- CO32- SO42-![]() |
分别取它们的水溶液进行实验,结果如下:
①A溶液分别与其他四种反应,均有沉淀;
②B溶液分别与其他四种溶液反应,也有沉淀;只有当B溶液加入到D溶液中时,先有沉淀,继续加入B溶液时,沉淀会消失。
据此推断它们是:A;B;C;D;E。
(1)1.00L1.00mol/LH2SO4溶液与2.00L1.00mol/LNaOH溶液完全反应,放出114.6kJ的热量,表示其中和热的热化学方程式为。
(2)由金红石(TiO2)制取单质Ti,涉及到的步骤为:
已知:①C(s) + O2(g) = CO2(g);ΔH=-393.5kJ/mol
②2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g);ΔH=-566kJ/mol
③TiO2(s) + 2Cl2(g) = TiCl4(s)+O2(g);ΔH=+141kJ/mol
则a.碳在氧气中不完全燃烧生成CO的热化学方程式为
。
b.TiO2(s) + 2Cl2(g) + 2C(s) = TiCl4(s) + 2CO(g)的ΔH=________________。
物质的分离是化学研究中常用的方法,填写下列物质分离时需使用的方法(不必叙述操作细节)
(1)两种互不相溶的液体的分离。
(2)固体和液体的分离。
(3)含固体溶质的溶液中除去部分溶剂。
(4)胶体中分离出可溶电解质。
(5)几种沸点相差较大的互溶液体的分离。