题目内容
【题目】炼锌烟尘(主要成份为ZnO，含少量CuO和FeO)为原料，可以制取氯化锌和金属锌。制取氯化锌主要工艺如下：
下表列出相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0molL1计算)。
金属离子 | Fe3+ | Zn2+ | Fe2+ |
开始沉淀的pH | 1.1 | 5.2 | 5.8 |
沉淀完全的pH | 3.2 | 6.4 | 8.8 |
(1)加入H2O2溶液的作用是___。
(2)流程图中，调节pH时，加入的试剂X可以是______(填序号)，pH应调整到___。
A.ZnO B.NaOH C.Zn2(OH)2CO3 D.ZnSO4
【答案】使Fe2+被氧化为Fe3+ AC 3.2≤pH<5.2
【解析】
向炼锌烟尘(主要成份为ZnO，含少量CuO和FeO)中加盐酸溶解，金属氧化物与盐酸反应形成氯化锌、氯化铜、氯化亚铁溶液，加适量锌粉置换出Cu，然后过滤，滤液中含有Fe2+和Zn2+，向滤液中加过氧化氢把溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，再加ZnO(或Zn(OH)2等)调节pH，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，过滤除去Fe(OH)3沉淀，得到ZnCl2溶液，以此来解答。
(1)由上述分析可知，加入H2O2溶液的作用是使溶液中的Fe2+氧化为Fe3+；
(2)调节溶液的pH时，要消耗溶液中的H+，但是不能引入杂质。ZnO、Zn(OH)2、Zn2(OH)2CO3均与H+反应生成Zn2+，消耗了H+，同时不引入杂质；NaOH可以调节溶液的pH，但会引入杂质Na+；ZnSO4与H+不能反应，不能调节溶液的pH，故合理选项是AC；
调节pH时，要使溶液中的Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，而Zn2+仍然以离子形式存在于溶液中，不形成沉淀，由表中数据可知pH≥3.2时，Fe3+完全沉淀，而Zn2+开始沉淀的pH为5.2，所以溶液pH调节范围为：3.2≤pH<5.2。
【题目】CH4-CO2催化重整时发生反应：CH4(g)+CO2(g)
2CO(g)+2H2(g)，不仅可以得到合成气(CO和H2)，还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：
（1）某温度下，向1L的密闭容器中充入0.2molCH4与0.1molCO2，发生CH4-CO2催化重整反应，10min时达到平衡，测得平衡混合物中CO(g)的体积分数为20%，则用CH4表示的反应速率为______，CO2的平衡转化率为______。
（2）若CO2的平衡转化率(a)与温度(T)、压强(p)的关系如图所示。由图可知：压强p1______p2（选填“＞“、“＜“或“=”），理由是______。
（3）在一定温度下，向固定容积为2L的密闭容器中充入0.1moCH4与0.1mo1CO2发生CH4-CO2催化重整反应，达平衡时CO2的平衡转化率为50%，则此条件下该反应的平衡常数为K=______；平衡后保持温度不变，若再充入0.15molCH4、0.15molCO2、0.1molCO、0.1molH2，则此时v正______（选填“＞”、“＜”或“=”）v逆。
（4）已知：C(s)+2H2(g)＝CH4(g)△H1=-75 kJmol-1
C(s)+O2(g)＝CO2(g)△H2=-394 kJmol-1
C(s)+
O2(g)＝CO(g)△H3=-111 kJmol-1
①催化重整反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的△H=______kJmol-1。
②反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：
积碳反应CH4(g)＝C(s)+2H2(g) | 消碳反应CO2(g)+C(s)＝CO(g) | ||
△H/(kJmol-1) | 75 | 172 | |
活化能/(kJmol-1) | 催化剂X | 33 | 91 |
催化剂Y | 43 | 72 | |
由上表判断，催化剂X______Y（填“优于”或“劣于”），理由是______。
