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【题目】铅蓄电池有广泛的应用,由方铅矿(PbS)制备铅蓄电池电极材料(PbO2)的方法如下:

査阅资料:①PbCl2(s)+2Cl-(aq) PbCl42-(aq) △H>0

②Fe3+、Pb2+以氢氧化物形式开始沉淀时的PH值分别为1.9、7.0

③不同温度和浓度的食盐溶液中PbCl2的溶解度(g L-1):

20

40

60

100

180

260

300

13

3

1

0

0

3

9

13

50

8

4

3

5

10

21

35

100

17

11

12

15

30

65

95

(1)步骤I中FeCl3溶液与PbS反应生成PbCl2和S的化学方程式为__________________

加入盐酸控制pH小于1.0的原因是________

(2)步骤II中浸泡溶解时采用95℃和饱和食盐水的目的分别是_________________________

(3)步骤III中将滤液B蒸发浓缩后再用冰水浴的原因是__________(请用平衡移动原理解释)。

(4)步骤IV需用溶质质量分数为20%、密度为1.22 g·cm-3的硫酸溶液,现用溶质质量分数为98.3%、密度为1.84 g·cm-3的浓硫酸配制,需用到的玻璃仪器有___________ (填相应的字母)。

A.烧杯 B.量筒 C.容量瓶 D.锥形瓶 E.玻璃棒 F.胶头滴管

(5)用铅蓄电池为电源,采用电解法分开处理含有Cr2O72-及含有NO2-的酸性废水(最终Cr2O72-转化为Cr(OH)3, NO2-转化为无毒物质),其装置如下图所示。

①左池中Cr2O72-转化为Cr3+的离子方程式是__________________

②当阴极区消耗2 mol NO2-时,右池减少的H+的物质的量为______________ mol。

【答案】 2FeCl3+PbS=PbCl2+S↓+2FeCl2 抑制 Fe3+ 的水解 加快浸泡速率 增大PbCl2在氯化钠溶液中的溶解度 用冰水浴使反应PbCl2(s)+2Cl- (aq) PbCl42-(aq)平衡逆向移动,使PbCl42-不断转化为PbCl2晶体而析出。 ABEF Cr2O72-+6Fe2+ +14H+=2Cr3++6Fe2+ +7H2O 2

【解析】本题考查化学工艺流程,从化学反应原理、元素及其化合物的角度入手,(1)步骤IFeCl3溶液与PbS反应生成PbCl2S,即FeCl3+PbS→FeCl2+PbCl2+S,FeCl3作氧化剂,PbS作还原剂,S被氧化,Pb的化合价没发生变化,根据化合价的升降进行配平,即2FeCl3+PbS→PbCl2+S↓+2FeCl2,然后根据原子守恒,配平其他,即反应方程式为:2FeCl3+PbS=PbCl2+S↓+2FeCl2;根据信息②,Fe3+、Pb2+以氢氧化物形式开始沉淀时的pH值分别为1.9、7.0,因此加入盐酸控制pH小于1的原因是抑制Fe3+水解;(2)升高温度,可以加快浸泡速率,根据PbCl2NaCl中的溶解度,温度越高,PbCl2的溶解度越大,因此95℃增大PbCl2在氯化钠溶液中的溶解度,根据根据信息①Cl浓度增大,平衡向正反应反应移动,增大PbCl2溶解度;(3)根据PbCl2(s)+2Cl-(aq) PbCl42-(aq) H>0,正反应方向是吸热反应,降低温度,平衡向逆反应方向移动,使PbCl42转化成PbCl2,促使PbCl2晶体析出;(4)配制一定质量分数的溶液,需要的仪器有烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管,有时也需要用托盘天平;(5)①铁作阳极,根据电解原理,阳极反应式为Fe-2e=Fe2,利用Fe2的还原性,与Cr2O72发生氧化还原反应,离子反应是Cr2O72+6Fe2 +14H=2Cr3+6Fe2 +7H2O;②阴极反应式为2NO2+8H+6e=N2↑+4H2O,消耗2molNO2的同时消耗8molH,左池需要向右池转移6molH,因此右池减少H的物质的量为2mol。

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(1)250 ℃以镍合金为催化剂4 L容器中通入6 mol CO26 mol CH4发生如下反应

CO2 (g)CH4(g)2CO(g)2H2(g)

平衡体系中各组分体积分数如下表

物质

CH4

CO2

CO

H2

体积分数

0.1

0.1

0.4

0.4

此温度下该反应的平衡常数K____________

已知CH4(g)2O2(g)===CO2(g)2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ·mol1

CO(g)H2O (g)===CO2(g)H2 (g) 2.8 kJ·mol1

2CO(g)O2(g)===2CO2(g) =-566.0 kJ·mol1

反应CO2(g)CH4(g) 2CO(g)2H2(g) ΔH_____________

(2)以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂可以将CO2CH4直接转化成乙酸

在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如下图所示250300 ℃温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是___________________________________________________________________

为了提高该反应中CH4的转化率可以采取的措施是____________________________________

Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的离子方程式为________________________________________________

(3)①Li2ONa2OMgO均能吸收CO2如果寻找吸收CO2的其他物质下列建议合理的是________(填字母)

a可在碱性氧化物中寻找

b可在ⅠAⅡA族元素形成的氧化物中寻找

c可在具有强氧化性的物质中寻找

②Li2O吸收CO2产物用于合成Li4SiO4Li4SiO4用于吸收释放CO2原理是在500 ℃CO2Li4SiO4接触后生成Li2CO3平衡后加热至700 ℃反应逆向进行放出CO2Li4SiO4再生说明该原理的化学方程式是_________________________________________

(4)利用反应A可将释放的CO2转化为具有工业利用价值的产品

反应ACO2H2OCOH2O2

高温电解技术能高效实现反应A工作原理示意图如下

CO2在电极a放电的反应式是________________________________________________

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