[化学一选修2:化学与技术](15分)随着能源问题的进一步突出,利用热化学循环制氢的研究受到许多发达国家的青睐。最近的研究发现,复合氧化物铁酸锰(MnFe2O4)也可以用于热化学循环分解水制氢,MnFe2O4的制备流程如下:
(1)原料Fe(NO3)n中n= ,投入原料Fe(NO3)n和Mn(NO3)2的物质的量之比应为 。
(2)步骤二中“连续搅拌”的目的是 ;步骤三中洗涤干净的标准是 。
(3)利用MnFe2O4热化学循环制氢的反应可表示为:
MnFe2O4MnFe2O4-x+
O2↑
MnFe2O4+xH2O=MnFe2O4+xH2↑
请认真分析上述两个反应并回答下列问题:
①若MnFe2O4-x中x=0.8,则MnFe2O4-x中Fe2+占全部铁元素的百分比为 。
②该热化学循环法制氢的优点有(答两点即可) 。
③该热化学循环法制氢尚有不足之处,进一步改进的研究方向是 。
某同学对Cl2与KI溶液的反应进行了实验探究。反应装置如下:
通入氯气一段时间,KI溶液变为黄色。继续通入氯气一段时间后,溶液黄色褪去,变为无色。继续通入氯气,最后溶液变为浅黄绿色。
(1)已知I2+I- I3- ,I2、I3-在水中均呈黄色。为确定黄色溶液的成分,进行了以下实验。
操作 |
实验现象 |
|
a |
取2~3 mL黄色溶液,加入足量CCl4, 振荡静置。 |
CCl4层呈紫红色, 水层显浅黄色。 |
b |
取2~3 mL饱和碘水,加入足量CCl4, 振荡静置。 |
CCl4层呈紫红色,水层几近无色。 |
① 实验b的目的是。
② 根据实验a中,水层中含有的粒子有。
③ 实验a中水溶液颜色变浅的原因是。
④ 为保证实验的严谨性,在实验a、b的基础上,需补充一个实验,该实验为。
(2)通入氯气,溶液由黄色变为无色,是因为氯气将I2氧化。已知1 mol Cl2可氧化0.2 mol I2,该反应的化学方程式是。
(3) 根据上述实验,请预测向淀粉-KI溶液中持续通入氯气,可能观察到的现象为。
NH4Al(SO4)2是食品加工中最为快捷的食品添加剂,用于焙烤食品中;NH4HSO4在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。请回答下列问题:
(1)NH4Al(SO4)2可作净水剂,其理由是(用必要的化学用语和相关文字说明)。
(2)相同条件下,0.1 mol·L-1NH4Al(SO4)2中c(NH4+)(填“等于”、“大于”或“小于”)0.1 mol·L-1NH4HSO4中c(NH4+)。
(3)
如图是0.1 mol·L-1电解质溶液的pH随温度变化的图像。
①其中符合0.1 mol·L-1NH4Al(SO4)2的pH随温度变化的曲线是(填写字母),导致pH随温度变化的原因是;
②20 ℃时,0.1 mol·L-1NH4Al(SO4)2中2c(SO42-)-c(NH4+)-3c(Al3+)=。
(4)室温时,向100 mL 0.1 mol·L-1NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L-1NaOH溶液,得到溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示:
试分析图中a、b、c、d四个点,水的电离程度最大的是;在b点,溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是。
随着大气污染的日趋严重,国家拟于“十二五”期间,将二氧化硫(SO2)排放量减少8%,氮氧化物(NOx)排放量减少10%。目前,消除大气污染有多种方法。
Ⅰ.处理NOx的一种方法是利用甲烷催化还原NOx。
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2
CH4(g)+2NO2 (g)=N2(g) + CO2(g)+2H2O(g)△H3=-867kJ·mol-1
则△H2=。
Ⅱ.化石燃料的燃烧、含硫金属矿石的冶炼和硫酸的生产过程中产生的SO2是大气中SO2的主要来源。(1)将煤转化为水煤气是将煤转化为洁净燃料的方法之一,反应为C(s) + H2O(g)= CO(g) + H2(g),
该反应的化学平衡常数表达式为K=。 800℃时,将1molCO、3mol H2O、1mol H2充入容积为1L的容器中,发生反应:CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g),反应过程中各物质的浓度如右图t1前所示变化。若保持温度不变,t2时再向容器中充入CO、H2各1mol,平衡将移动(填“向左”、 “向右”或“不”)。t2时,若改变反应条件,导致H2浓度发生如右图t2后所示的变化,则改变的条件可能是(填符号)。
a加入催化剂 b降低温度c缩小容器体积 d减少CO2的量
(2)碘循环工艺不仅能吸收SO2降低环境污染,同时又能制得氢气,具体流程如下:
①用离子方程式表示反应器中发生的反应。
②用化学平衡移动的原理分析,在 HI分解反应中使用膜反应器分离出H2的目的是。
Ⅲ.开发新能源是解决大气污染的有效途径之一。甲醇燃料电池(简称DMFC)由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染,可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC工作原理如图所示:
通入a气体的电极是原电池的(填“正”或“负”),
其电极反应式为。
过氧化钙可以用于改善地表水质,处理含重金属粒子废水和治理赤潮,也可用于应急供氧等。工业上生产过氧化钙的主要流程如下:
已知CaO2·8H2O呈白色,微溶于水,加热至350 ℃左右开始分解放出氧气。
(1)用上述方法制取CaO2·8H2O的化学方程式是;
(2)检验“水洗”是否合格的方法是;
(3)沉淀时常用冰水控制温度在0 ℃左右,其可能原因是(写出两种):
①;
②。
(4)测定产品中CaO2的含量的实验步骤:
第一步:准确称取a g产品于有塞锥形瓶中,加入适量蒸馏水和过量的b g KI晶体,再滴入少量2 mol·L-1的H2SO4溶液,充分反应。
第二步:向上述锥形瓶中加入几滴淀粉溶液。
第三步:逐滴加入浓度为c mol·L-1的Na2S2O3溶液至反应完全,消耗Na2S2O3溶液V mL。
【已知:I2+2S2O32-=2I-+S4O62-】
①CaO2的质量分数为(用字母表示);
②某同学第一步和第二步的操作都很规范,第三步滴速太慢,这样测得的CaO2的质量分数可能(填“不受影响”、“偏低”或“偏高”),原因是。
迷迭香酸(F)的结构简式为:
它是存在于许多植物中的一种多酚,具有抗氧化、延缓衰老、减肥降脂等功效,以A为原料合成F的路线如下(已知苯环上的羟基很难直接与羧酸发生酯化反应):
根据题意回答下列问题:
(1)A的结构简式为;反应②的反应类型是。
(2)反应③的试剂为。
(3)1molF分别与足量的溴水和NaOH溶液反应,最多可消耗Br2mol, NaOHmol。
(4)E在一定条件下发生缩聚反应的化学方程式是。