由于温室效应和资源短缺等问题,如何降低大气中的CO2含量并加以开发利用,引起了各国的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇, 一定条件下发生如下反应:
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)
(1)写出该反应的平衡常数表达式:K= ;已知:K(300℃)>K(350℃),则该反应是_______反应。(填“吸热”或“放热”)
(2)下列情况不能说明该反应一定达到平衡的是
A混合气体的平均平均相对分子质量不变 B混合气体的压强不变
C单位时间内生成3mol H—H键,同时生成2 mol C=O键
D.混合气体中 c (H2) : c (CH3OH) = 3:1
(3)为探究反应原理,现进行如下实验:在体积为1L的恒容密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下图所示。从反应开始到平衡,用H2浓度变化表示的平均反应速率v(H2)为 mol·L-1·min-1
(4)下列措施中能使(3)题中n(CH3OH)/n(CO2)增大的有 。(填字母)
A升高温度 B加入催化剂 C将H2O(g)从体系中分离
D充入He(g),使体系总压强增大 E.再充入1molCO2和3molH2
(5)若在另一个密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,保持压强不变,并使初始体积与(3)题中容器体积相等,且在相同的温度下进行反应,达到平衡时该容器中的CO2的体积百分数 ________(3)题中的CO2的体积百分数。(填“>”或“<”或“=”)
锌是一种应用广泛的金属,目前工业上主要采用“湿法”工艺冶炼锌。某含锌矿的主要成分为ZnS(还含少量FeS等其他成分),以其为原料冶炼锌的工艺流程如图所示:
回答下列问题:
(1)硫化锌精矿的焙烧在氧气气氛的沸腾炉中进行,所产生焙砂的主要成分的化学式为 。
(2)焙烧过程中产生的含尘烟气可净化制酸,该酸可用于后续的_______操作。
(3)浸出液“净化”过程中加入的主要物质为锌粉,其作用是__________________,反应的离子方程式为 。
(4)电解沉积过程中的阴极采用铝板,阳极采用Pb-Ag合金惰性电极,阳极逸出的气体是 。
(5)改进的锌冶炼工艺,采用了“氧压酸浸”的全湿法流程,既省略了易导致空气污染的焙烧过程,又可获得一种有工业价值的非金属单质。“氧压酸浸”中发生的主要反应的离子方程式为________。
(6)我国古代曾采用“火法”工艺冶炼锌。明代宋应星著的《天工开物》中有关于 “升炼倭铅”的记载:“炉甘石十斤,装载入一泥罐内,……,然后逐层用煤炭饼垫盛,其底铺薪,发火煅红,……,冷淀,毁罐取出,……,即倭铅也。”该炼锌工艺过程主要反应的化学方程式为 。(注:炉甘石的主要成分为碳酸锌,倭铅是指金属锌,碳生成CO)
锆(Zr)元素是核反应堆燃料棒的包裹材料,二氧化锆(ZrO2)可以制造耐高温纳米陶瓷。我国有丰富的锆英石(ZrSiO4)含Al2O3、SiO2、Fe2O3等杂质,碱熔法生产锆的流程如下:
已知25℃时部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表:
| 沉淀物 |
Zr(OH)4 |
Fe(OH)3 |
Al(OH)3 |
Fe(OH)2 |
| 开始沉淀时pH |
1.2 |
2.7 |
3.4 |
6.3 |
| 完全沉淀时pH |
2.4 |
3.2 |
5.2 |
9.7 |
(1)完成高温熔融时的主要反应方程式:ZrSiO4 + 4NaOH= Na2ZrO3 + +
(2)为了提高浸出率可采取的方法有 、 (列举两种)
(3)生成滤渣2的成分 (用化学式表示)
(4)用氨水将滤液2的pH调至 ≤pH< ,目的是 。
(5)往流程中滤渣1中加入盐酸溶液,过滤不溶物后,再将滤液在不断通入 气流同时蒸发结晶,可回收得到铁的氯化物FeCl3晶体。
石墨在材料领域有重要应用,某初级石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等杂质,设计的提纯与综合利用工艺如下:
(注:SiCl4的沸点为57.6℃,金属氯化物的沸点均高于150℃)
(1)向反应器中通入Cl2前,需通一段时间N2,主要目的是_________________。
(2)高温反应后,石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物,写出由气体II中某物质得到水玻璃的化学反应方程式为_________________。
(3)步骤①为:搅拌、过滤,所得溶液IV中的三种阴离子是____________。
(4)由溶液IV生成沉淀V的反应的离子方程式为_____________,100kg初级石墨最多可获得V的质量为___________kg。
(5)使用上面提纯得到的石墨电极电解NO可制得 NH4NO3酸性溶液,其工作原理如下图所示,① 试写出电解池阴极的电极反应式 。② 为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充物质A,A是 ,说明理由: 。
镁橄榄石主要成分是Mg2SiO4,电解法促进镁橄榄石固定CO2的工艺流程如下图所示:
已知:Mg2SiO4(s)+4HCl(aq)
2MgCl2(aq)+SiO2(s)+2H2O(l) △H =-49.04 kJ·mol-1
固碳时主要反应的方程式为NaOH(aq)+CO2(g)=NaHCO3(aq)。
(1)上图方框里的操作名称是 ,横线上的物质有(填化学式) 。
(2)下列物质中也可用作“固碳”的是(填字母序号) 。
| A.CaCl2 | B.NH3·H2O | C.Na2CO3 | D.H2O |
(3)由下图可知,90 ℃后,镁橄榄石在盐酸中的溶解效率下降,分析其原因 。
(4)经分析,所得碱式碳酸镁沉淀中含有少量NaCl。为提纯,可采取的方法是 。本流程中可循环利用的物质是(填化学式) 。
(5)另一种橄榄石的组成是Mg9FeSi5O20,用氧化物的形式可表示为 。
某同学设计如下实验方案,以分离KCl和BaCl2两种固体混合物,试回答下列问题:
(1)操作①的名称是 ,操作②的名称是 。
(2)试剂a是 ,试剂b是 ,固体B是 。(填化学式)
(3)加入试剂a所发生的化学反应方程式为: 。
加入试剂b所发生的化学反应方程式为: 。
(4)该方案能否达到实验目的: 。若不能,应如何改进(若能,此问不用回答) 。
(5)若要测定原混合物中KCl和BaCl2的质量分数,除了要准确称量混合物的质量外,至少还要获得的数据是 (填“A”、“A1”、“B”、“C”)的质量。