污染与环境保护已经成为现在我国最热门的一个课题,污染分为空气污染,水污染,土壤污染等。
⑴为了减少空气中SO2的排放,常采取的措施有:
①将煤转化为清洁气体燃料。
写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式______________________。
该反应的平衡常数表达式为K=_________。
②洗涤含SO2的烟气。以下物质可作洗涤剂的是________(选填序号)。
a.Ca(OH)2 b.CaCl2 c.Na2CO3 d.NaHSO3
⑵为了减少空气中的CO2,目前捕碳技术在降低温室气体排放中具有重要的作用,捕碳剂常用(NH4)2CO3,反应为:(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)=2NH4HCO3(aq),ΔH3
为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响,在某温度T1下,将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中,并充入一定量的CO2气体(用氮气作为稀释剂),在t时刻,测得容器中CO2气体的浓度。然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下,保持其他初始实验条件不变,重复上述实验,经过相同时间测得CO2气体浓度,其关系如图,则:
①ΔH3____0(填“>”、“=”或“<”)。
②在T4~T5这个温度区间,容器内CO2气体浓度变化趋势的可能原因有:___________________________;__________。
铝是重要的金属材料,铝土矿(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3杂质)是工业上制取铝的原料。实验室模拟工业上以铝土矿为原料制取Al2(SO4)3和铵明矾晶体[NH4Al(SO4)2·12H2O]的工艺流程如图所示;
请回答下列问题:
(1)固体a的化学式为,Ⅲ中通入足量CO2气体发生反应的离子方程式为。
(2)由Ⅴ制取铵明矾溶液的化学方程式为,从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为(填操作名称)、冷却结晶、过滤洗涤。
(3)以1 000 kg含氧化铝36%的铝土矿为原料制取Al2(SO4)3,需消耗质量分数98%的硫酸(密度1.84 g·cm-1L(保留一位小数)。
(4)若同时制取铵明矾和硫酸铝,通过控制硫酸的用量调节两种产品的产量。若欲使制得的铵明矾和硫酸铝的物质的量之比为1∶1,则投料时铝土矿中的Al2O3和H2SO4的物质的量之比为。
MnO2是一种重要的无机功能材料,粗MnO2的提纯是工业生产的重要环节。某研究性学习小组设计了将粗MnO2(含有较多的MnO和MnCO3)样品转化为纯MnO2的实验,其流程如下:
(1)第①步加稀H2SO4时,粗MnO2样品中的(写化学式)转化为可溶性物质。
(2)第②步反应的离子方程式是+
ClO3-+
=
MnO2↓+
Cl2↑+
。
(3)第③步蒸发操作必需的仪器有铁架台(含铁圈)、、、,已知蒸发得到的固体中有NaClO3和NaOH,则一定还含有(写化学式)。
(4)若粗MnO2样品的质量为12.69 g,第①步反应后,经过滤得到8.7 g MnO2,并收集到0.224 L CO2(标准状况下),则在第②步反应中至少需要mol NaClO3。
四氯化钛(TiCl4)是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成分是FeTiO3)制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下:
回答下列问题:
(1)往①中加入铁屑至浸出液显紫色,此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生:
2Fe3++Fe=3Fe2+
2TiO2+(无色)+Fe+4H+=2Ti3+(紫色)+Fe2++2H2O
Ti3+(紫色)+Fe3++H2O=TiO2+(无色)+Fe2++2H+
加入铁屑的作用是。
(2)在②→③工艺过程中需要控制条件以形成TiO2·nH2O溶胶,该溶胶的分散质颗粒直径大小在范围。
(3)若把③中制得的固体TiO2·nH2O用酸清洗除去其中的Fe(OH)3杂质,还可制得钛白粉。已知25 ℃时,Ksp[Fe(OH)3]=2.79×10-39,该温度下反应Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O的平衡常数K=。
(4)已知:TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)ΔH=+140 kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol-1
写出④中TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl4和CO气体的热化学方程式:。
(5)上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念,该工艺流程中存在的不足之处是(只要求写出一项)。
(6)依据下表信息,要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4,可采用方法。
TiCl4 |
SiCl4 |
|
熔点/℃ |
-25.0 |
-68.8 |
沸点/℃ |
136.4 |
57.6 |
某校化学研究性学习小组,在学习金属的冶炼以后对一氧化碳还原金属氧化物的实验非常感兴趣,他们查阅有关资料后发现,一氧化碳的制备可利用甲酸和浓硫酸共热到60~80 ℃发生脱水反应制取:
HCOOHCO↑+H2O
请根据以下各图帮他们组装成一套相对合理的实验装置图(某些装置可重复使用)。
回答以下问题:
(1)合理实验装置的连接顺序是(写小写字母)。
(2)在反应时一定要先通一会一氧化碳气体,然后再点燃加热氧化铁的酒精灯,原因是。
A.因为一般反应从左到右进行 |
B.排除体系内的空气,使反应过程更安全 |
C.甲酸与浓硫酸反应可以产生大量的CO |
D.此反应加热时间长有利于产生CO |
(3)请说出你所选择的第一个NaOH洗气瓶的作用是。
(4)在观察到硬质玻璃管中的物质由色完全变为色时停止加热,然后继续,原因是防止铁被氧化。
(5)硬质玻璃管中发生反应的化学方程式为。
(6)该实验的一个优点是把实验过程中的尾气利用排水法收集起来,收集的气体前后有几瓶,分别按收集的先后顺序编号,点燃各个瓶中的气体,中间编号的集气瓶中气体,编号最先和最后的集气瓶中气体,原因是。
某校化学实验小组为了证明铜与稀硝酸反应产生一氧化氮,用如图所示装置进行实验(加热装置和夹持装置均已略去,装置气密性良好,F是用于鼓入空气的双连打气球)。
实验操作及现象:
实验操作 |
现象 |
Ⅰ.将B装置下移,使碳酸钙与稀硝酸接触 |
产生气体 |
Ⅱ.当C装置中产生白色沉淀时,立刻将B装置上提 |
|
Ⅲ.将A装置中铜丝放入稀硝酸中,给A装置微微加热 |
A装置中产生无色气体 E装置中开始时出现浅红棕色气体 |
Ⅳ.用F装置向E装置中鼓入空气 |
E装置内气体颜色逐渐加深 |
Ⅴ.一段时间后 |
C装置中白色沉淀溶解 |
试回答下列问题:
(1)操作Ⅰ中产生气体的化学式为;操作Ⅰ的目的是;D装置的作用是。
(2)C装置中白色沉淀的化学式是,操作Ⅱ中当C装置中产生白色沉淀时立刻将B装置上提的原因是。
(3)操作Ⅲ中A装置中产生无色气体的化学方程式是。
(4)E装置内气体颜色逐渐加深的原因是。
(5)操作Ⅴ现象产生的原因是(用化学方程式说明)。