题目内容
【题目】数十年来,化学工作者对碳的氧化物做了广泛深入的研究并取得了一些重要成果。在高温高压下CO具有极高的化学活性,能与多种单质或化合物反应。
(1)工业上常采用水蒸气喷到灼热的炭层上实现煤的气化(制得CO、H2),该反应的化学方程式是 。
(2)上述煤气化过程中需向炭层交替喷入空气和水蒸气,喷入空气的目的是 ;反应生成的气体在加热、催化剂作用条件下可合成液体燃料甲醇,该反应的化学方程式为 。
(3)一定条件下,CO与H2可合成甲烷,反应方程式为:CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O (g)该条件下,该反应能够自发进行的原因是 。
(4)CO—空气燃料电池中使用的电解质是搀杂了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下能传导O2-。该电池正极的电极反应式为 。
(5)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,反应方程式为:
CH3OH(g)+CO(g) HCOOCH3(g) ΔH =-29.1 kJ·mol-1
科研人员对该反应进行了研究,部分研究结果如下:
①根据反应体系的压强对甲醇转化率的影响并综合考虑生产成本因素,工业制取甲酸甲酯应选择的压强为 。
a.3.5×106Pa b.4.0×106Pa c.5.0×106Pa
②实际工业生产中采用的温度是 ,其理由是 。
【答案】(1)C+H2OCO+H2
(2)让部分炭燃烧,提供炭与水蒸气反应所需要的热量 CO + 2H2CH3OH
(3) ΔH<0
(4)O2 + 4e-=2O2-
(5)①b
②80℃;温度低于80℃,反应速率较小;温度高于80℃,升温对反应速率影响较小,且该反应放热,升高温度平衡逆向移动,转化率降低。
【解析】
试题分析:(1)工业上常采用水蒸气喷到灼热的炭层上实现煤的气化(制得CO、H2),该反应的化学方程式是:C+H2OCO+H2。
故答案为:C+H2OCO+H2;
(2)根据(1)煤和水蒸气的反应生成一氧化碳和氢气要吸热,故喷入空气的目的是让部分炭燃烧,提
供炭与水蒸气反应所需要的热量;一氧化碳和氢气在一定条件下合成甲醇的原理为:CO+2H2CH3OH。
故答案为:让部分炭燃烧,提供炭与水蒸气反应所需要的热量;CO+2H2CH3OH;
(3)①CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g),反应△S<0,依据自发进行的判断依据△H-T△S<0,所以△H<0。
故答案为:该反应△H<0;
(4)CO一空气燃料电池,一氧化碳在负极失电子发生氧化反应,电解质是搀杂了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下能传导O2.该电池负极的电极反应式为:CO-2e-+O2-=CO2,正极电极反应为:O2 + 4e-=2O2-。
故答案为:O2 + 4e-=2O2-;
(5)①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率“看,图象中转化率变化最大的是4.0×106Pa,即b正确。
故答案为:b;
②实际工业生产中采用的温度是80°C,依据图象分析温度在温度低于80℃,反应速率较小;温度高于80℃,升温对反应速率影响较小,且该反应放热,升高温度平衡逆向移动,转化率降低。
故答案为:80℃;温度低于80℃,反应速率较小;温度高于80℃,升温对反应速率影响较小,且该反应放热,升高温度平衡逆向移动,转化率降低。
【题目】废弃物的综合利用既有利于节约资源,又有利于保护环境。实验室利用废弃旧电池的铜帽(Zn、Cu总含量约为99%)回收铜并制备ZnO的部分实验过程如下:
(1)①写出铜帽溶解过程中发生反应的化学方程式 。
②铜帽溶解后需将溶液中过量H2O2除去。除去H2O2的简便方法是 。
(2)为确定加入锌灰(主要成分为Zn、ZnO,杂质为铁及其氧化物)含量,实验中需测定除去H2O2后溶液中Cu2+的含量。实验操作为:准确量取一定体积的含有Cu2+的溶液于带塞锥形瓶中,加适量水稀释,调节pH=3~4,加入过量KI,用Na2S2O3标准溶液滴定至终点。上述过程中的离子方程式如下:
2Cu2++4I-=2CuI(白色)↓+I2 I2+2=2I-+
①滴定选用的指示剂为 ,滴定终点观察到的现象为 。
②若滴定前溶液中H2O2没有除尽,所测得的Cu2+的含量将会 (填“偏高”、“偏低”、“不变”)。
(3)已知pH>11时Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2-。下表列出了几种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1.0 mol·L-1计算)
Fe3+ | Fe2+ | Zn2+ | |
开始沉淀的pH | 1.1 | 5.8 | 5.9 |
完全沉淀的pH | 3.2 | 8.8 | 8.9 |
实验中可选用的试剂:30% H2O2、1.0 mol·L-1HNO3、1.0 mol·L-1 NaOH。
由回收铜后的滤液制备ZnO的实验步骤依次为:
① ;
② ;
③ 过滤;
④ ;
⑤ 过滤、洗涤、干燥
⑥ 900℃煅烧。