中科院大连化学物理研究所的“煤基甲醇制取低碳烯烃技术(简称DMTO)”荣获2014年度国家技术发明一等奖。DMTO技术主要包括煤的气化、液化、烯烃化三个阶段,相关反应的热化学方程式如下:
(i)煤气化制合成气:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
(ii)煤液化制甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
(iii)甲醇制取低碳烯烃:2CH3OH(g)C2H4(g)+2H2O(g) ΔH= -11.72kJ·mol-1……(a)
3CH3OH(g)C3H6(g)+3H2O(g) ΔH= -30.98kJ·mol-1……(b)
回答下列问题:
(1)已知:C(s)+CO2(g)=2CO(g) ΔH= +172.5kJ·mol-1,
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH= -41.0kJ·mol-1
反应(i)能自发进行的条件是 (填“高温”、“低温”或“任何温度”)。
(2)反应(ii)中以氢碳[n(H2)∶n(CO)]投料比为2制取甲醇,温度、压强与CO的平衡转化率关系如下图1。
①对于气体参与的反应,表示平衡常数Kp时用气体组分(B)的平衡压强p(B)代替该气体物质的量浓度c(B),则A点时反应(ii)的Kp= (保留两位有效数字,分压=总压×物质的量分数)。
②比较P1 P2,Kp(Q) Kp(R)(填“大于”、“小于”或“等于”)。
③工业上常以铜基催化剂,压强5MPa,温度275℃下发生反应(ii),CO转化率可达到40%左右。为提高CO转化率除了可以适当改变反应温度和压强外,还可以采取的措施有 (写出2个)。
④若反应(ii)在恒容密闭容器内进行,T1温度下甲醇浓度随时间变化曲线如图2所示;不改变其他条件,假定t2时刻迅速降温到T2,t3时刻体系重新达到平衡。试在图中画出t2时刻后甲醇浓度随时间变化趋势图(在图中标出t3)。
(3)烯烃化阶段:在常压和某催化剂作用下,甲醇的平衡转化率及乙烯、丙烯等物质的选择性(指除了水蒸气以外的产物中乙烯、丙烯等物质的物质的量分数)与反应温度之间的关系如图3。为尽可能多地获得乙烯,控制反应温度为550℃的理由是 。
由金红石(TiO2)制取单质Ti,涉及到的步骤为:
已知:①
②
③
则(1) 的
=________________。
(2) 碳在氧气中不完全燃烧生成CO的热化学方程式为__________________________。
21、某同学设计用AlCl3溶液和Na2S溶液反应制取硫化铝(Al2S3)固体,你认为他能达到目的吗?原因是(用离子方程式表示):。配制Na2S溶液时,为了防止水解,常向溶液中加入少量,用离子方程式表示Na2S的水解。
减少SO2的排放、回收利用SO2是环保的重要课题。我国研究人员研制的利用低品位软锰矿浆(主要成分是MnO2)吸收废渣高温焙烧产生的SO2,制备硫酸锰的生产流程如下:
浸出液的pH<2,其中的金属离子主要是Mn2+,还含有少量的Fe2+、Al3+、Ca2+、Pb2+等其它金属离子。
有关金属离子的半径以及形成氢氧化物沉淀时的pH见下表,阳离子吸附剂吸附金属离子的效果见下图。
离子 |
离子半径(pm) |
开始沉淀时的pH |
完全沉淀时的pH |
Fe2+ |
74 |
7.6 |
9.7 |
Fe3+ |
64 |
2.7 |
3.7 |
Al3+ |
50 |
3.8 |
4.7 |
Mn2+ |
80 |
8.3 |
9.8 |
Pb2+ |
121 |
8.0 |
8.8 |
Ca2+ |
99 |
- |
- |
已知PbO2的氧化性强于MnO2。请回答下列问题:
⑴ 写出浸出过程中主要反应的化学方程式,
氧化过程中主要反应的离子方程式。
⑵ 在氧化后的液体中加入石灰浆,用于调节pH,pH应调节至范围,
滤渣的主要成分有 。
⑶ 阳离子吸附剂用于除去杂质金属离子。决定阳离子吸附剂吸附效果的因素是
(填写序号)。
a.溶液的pHb.金属离子的氧化性c.金属离子的半径d.吸附时间
⑷ 操作a包括过程。
运用化学反应原理研究常见元素的单质及其化合物有重要意义。
(1)合成氨反应N2 (g)+3H2(g) 2NH3(g),△H<0。若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气,则平衡移动(填“向左”“向右”或“不”);使用催化剂,上述反应的△H________(填“增大” “减小” 或“不变”)。
(2)向Na2C2O4溶液加入少量石蕊,溶液显色,请用离子方程式表示出现该现象的原因:;
(3)pH相同的氨水和氢氧化钠,分别用蒸馏水稀释至原来溶液的100倍,则稀释后两种溶液的pH分别为m和n,则mn(选填“>”“<”“=”);
(4)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料,以N2、H2为电极反应物,以HCl―NH4Cl为电解质溶液制造新型燃料电池。请写出该电池的正极反应式。
(5)氢气燃烧热值高。实验测得,在常温常压下,4gH2完全燃烧生成液态水,放出571.6kJ热量,则表示H2燃烧热的热化学方程式为。
(6)某温度(t℃)时,测得0.01mol・L-1的NaOH溶液的pH=11。在此温度下,将pH=a的H2SO4溶液VaL与pH=b的NaOH溶液VbL混合,若所得混合液为中性,且a+b=12,则Va∶Vb=。
A、B、D、X、Y是由短周期元素组成的化合物,其中X、Y分别是常见的强酸、强碱。它们存在如下图转化(部分生成物和水略去)。
(1)若A、B均为气体,在水溶液中反应生成正盐D,其中A是形成酸雨的主要物质。则D的化学式是。B发生催化氧化反应的化学方程式是。
(2)若A、B、D含有相同的金属元素,则此元素在元素周期表中的位置是,工业上制取该金属单质的化学方程式为:,现将X滴入B的溶液中至过量,该过程发生的离子方程式为:。
(3)若A为无色无味的气体,B为盐,且A、B、D三种物质含有相同元素,则A的电子式为:,A与B溶液反应生成D的离子方程式为:。