在自来水消毒和工业上砂糖、油脂的漂白与杀菌过程中,亚氯酸钠(NaClO2)发挥着重要的作用。下图是生产亚氯酸钠的工艺流程图:
已知:①NaClO2的溶解度随温度升高而增大,适当条件下可结晶析出NaClO2·3H2O;
②常温下,Ksp(FeS)=6.3×10-18;Ksp(CuS)=6.3×10-28;Ksp(PbS)=2.4 ×10-28
(1)反应I中发生反应的离子方程式为 。
(2)从滤液中得到NaClO2·3H2O晶体的所需操作依次是 (填写序号)。
a.蒸馏 b.蒸发浓缩 c.过滤 d.冷却结晶 e.灼烧
(3)印染工业常用亚氯酸钠(NaClO2)漂白织物,漂白织物时真正起作用的是HClO2。下表是25℃时HClO2及几种常见弱酸的电离平衡常数:
| 弱酸 |
HClO2 |
HF |
H2CO3 |
H2S |
| Ka/mol·L-1 |
1×10-2 |
6.3×10-4 |
K1=4.30×10-7 K2=5.60×10-11 |
K1=9.1×10-8 K2=l.1×10-12 |
①常温下,物质的量浓度相等的NaClO2、NaF、NaHCO3、Na2S四种溶液的pH由大到小的顺序为 (用化学式表示);体积相等,物质的量浓度相同的NaF、NaClO2两溶液中所含阴阳离子总数的大小关系为: (填“前者大”“相等”或“后者大”)。
②Na2S是常用的沉淀剂。某工业污水中含有等浓度的Cu2+、Fe2+、Pb2+离子,滴加Na2S溶液后首先析出的沉淀是 ;常温下,当最后一种离子沉淀完全时(该离子浓度为10-5mol·L-1)此时体系中的S2-的浓度为 。
(4)Ⅲ装置中生成气体a的电极反应式 ,若生成气体a的体积为1.12L(标准状况),则转移电子的物质的量为 。
25 ℃,101 k Pa时,已知下列可逆反应的焓变和化学平衡常数分别为:
①(g)+2B(g)
2C(g)+2D(l) ΔH1=-250.kJ·mol-1 K1=0.2
②(s)+B(g)
C(g) ΔH2=-310 kJ·mol-1 K2=2
③(g)+
B(g)
D(l) ΔH3=-200 kJ·mol-1 K3=0.8
(1)则反应2E(s)+2F(g)+B(g)
A(g)的ΔH= ,K= 。
(2)写出反应①的平衡常数表达式: 。
(3)反应②的逆反应的平衡常数K4= 。
(4)对反应①而言,升高温度平衡常数 ,增大压强平衡常数 。(填“增大或降低或不变”)
二甲醚(CH3OCH3)是无色气体,可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚,其中的主要过程包括以下四个反应:甲醇合成反应:
(i)CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(g) △H1 = -90.1kJ•mol-1
(ii)CO2(g) + 3H2(g) = CH3OH(g) + H2O(g) △H2 = -49.0kJ•mol-1
水煤气变换反应:
(iii)CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2 (g) △H3 = -41.1kJ•mol-1
二甲醚合成反应:
(iV)2 CH3OH(g) = CH3OCH3(g) + H2O(g) △H4 = -24.5kJ•mol-1
(1)分析二甲醚合成反应(iV)对于CO转化率的影响 。
(2)由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为 根据化学反应原理,分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响: 。
(3)有研究者在催化剂(含Cu—Zn—Al—O和Al2O3)、压强为5.0MPa的条件下,由H2和CO直接制备二甲醚,结果如下图所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是: 。
甲醇是一种重要的化工原料,在生产中有着重要的应用。工业上用天然气为原料,分为两阶段制备甲醇:
(ⅰ)制备合成气:CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)
(ⅱ)合成甲醇:CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)
请回答下列问题:
(1)制备合成气:将1.0mol CH4和2.0mol H2O(g)通入反应室(容积为100L),在一定条件下发生反应(i);CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
①已知100℃时达到平衡的时间为5min,则从反应开始到平衡,用氢气表示的平均反应速率为:v(H2)= 。
100℃时该反应的平衡常数K= ;若升高温度,平衡常数K将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
②图中p1 p2(填“<”、”“>”或“=”)。
③为解决合成气中H2过量而CO不足的问题,原料气中需添加CO2,发生反应如下:CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g),为了使合成气配比最佳,理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为 。
(2)合成甲醇:在Cu2O/ZnO作催化剂的条件下,向2L的密闭容器中通入1mol
CO(g)和2mol H2(g),发生反应(ⅱ)。
①反应(ⅱ)需在 (填“高温”或“低温”)才能自发进行。
②据研究,反应过程中起催化作用的为Cu2O,反应体系中含少量的CO2 有利于维持Cu2O的量不变,原因是_________________(用化学方程式表示)。
反应A(g)+B(g)
C(g) +D(g)过程中的能量变化如图所示,回答下列问题。
(1)该反应是________________反应(填“吸热”“放热”);
(2)当反应达到平衡时,升高温度,A的转化率 (填“增大”“减小”“不变”),
原因是_______________________;
(3)在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E1_________,E1﹣E2________。(填“增大” , “减小” 或 “不变”)。
选择下列实验方法分离物质,将分离方法的序号填在横线上。A萃取分液 B升华 C结晶 D分液 E蒸馏 F层 析 G过滤
(1)_________分离饱和食盐水与沙子的混合物。
(2)_________从硝酸钾和氯化钠的混合液中获得硝酸钾。
(3)_________分离水和汽油的混合物。
(4)_________分离CCl4(沸点为76.75℃)和甲苯(沸点为110.6℃)的混合物。