题目内容
【题目】冶金厂的炉渣中主要成分为CuO、Cu、Ag、Bi、Pb,还含有少量的SiO2和Au,从炉渣中回收有价金属的一种工艺流程如图所示。
回答下列问题:
(1)氧化浸取时加入H2O2的目的是__________________________(只要回答出一点即可)。
(2)熔炼时加入Na2CO3的目的是除硅,该过程的化学方程式是_____________________________。
(3)加入NaOH溶液的目的是调节溶液的pH,水解时通入水蒸气的目的是_______________________。
(4)流程中加入N2H4·H2O还原得到银的化学方程式是_____________________________。
(5)沉银和铅时,已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(PbCl2)=1.8×10-5,当AgCl和PbCl2共沉且c(Pb2+)∶c(Ag+)=107时,溶液中的c(Cl-)=________mol·L-1。
(6)用流程中得到的铅制取Pb(NO3)2。用石墨作电极,电解Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液制取PbO2,阳极发生的电极反应式是_______________________,若电解液中不加入Cu(NO3)2,阴极反应式是______________________,这样做的主要缺点是____________________________________。
【答案】减少氮的氧化物排放,提高硝酸的利用率 SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑ 稀释溶液,提高温度使水解平衡正向移动 4Ag(NH3)2Cl+N2H4·H2O=4Ag+4NH4Cl+N2↑+H2O+4NH3 0.01mol·L-1 Pb2+-2e-+2H2O=PbO2+4H+ Pb2++2e-=Pb 降低Pb2+的利用率
【解析】
本题考查化学工艺流程,(1)氧化浸出主要反应是溶解Cu、Ag、Bi、Pb,如溶解铜的离子反应Cu+H2O2+2HNO3=Cu(NO3)2+2H2O,若只用HNO3,则发生3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,产生氮的氧化物对环境有危害,因此加入H2O2的目的是减少氮的氧化物排放,提高硝酸的利用率;(2)因为SiO2、Au与硝酸不反应,推出浸出渣的成分是SiO2、Au,加入Na2CO3,发生SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑;(3)此步骤是水解,水蒸气溶于溶液,可以稀释溶液,同时水解是吸热反应,通入水蒸气,水蒸气温度高,促进水解平衡向正反应方向进行;(4)根据流程,发生Ag(NH3)2Cl+N2H4·H2O→Ag↓+NH4Cl,还原步骤出来的一种物质进入氨浸步骤,说明还原中还产生NH3,即Ag(NH3)2Cl+N2H4·H2O→Ag↓+NH4Cl+NH3,Ag元素的化合价降低,N2H4中N的化合价为-2价,氧化还原反应中有化合价降低,必然有化合价的升高,即N2H4中N转化N2,根据化合价的升降进行配平,得出反应方程式为4Ag(NH3)2Cl+N2H4·H2O=4Ag+4NH4Cl+N2↑+H2O+4NH3 ;(5)设溶液中c(Cl-)=xmol·L-1,溶液中c(Ag+)=Ksp/c(Cl-)=1.8×10-10/xmol·L-1,溶液中c(Pb2+)=Ksp/c2(Cl-)=1.8×10-5/x2mol·L-1,c(Pb2+)/c(Ag+)=107,解得x=0.01mol·L-1;(6)根据电解原理,阳极上发生氧化反应,化合价升高,Pb2+在阳极上放电,生成PbO2,电极反应式为Pb2++2H2O-2e-=PbO2+4H+;根据电解原理,Pb2+应在阴极上放电,电极反应式为Pb2++2e-=Pb;实验的目的是制备PbO2,因此不加入Cu(NO3)2溶液,造成Pb2+的利用率降低。
【题目】减少CO2的排放以及CO2的资源化利用具有重要意义。
(1)H2NCOONH4是工业合成尿素[CO(NH2)2]的中间产物,该反应的能量变化示意图如图甲所示,用CO2和氨气合成尿素的热化学方程式为_____。
(2)用氨水捕集烟气中的CO2生成铵盐,是减少CO2排放的可行措施之一。
①写出氨水捕集烟气中的CO2生成碳酸氢铵的主要化学方程式_____。
②分别用不同pH的吸收剂吸收烟气中的CO2,CO2脱除效率与吸收剂的pH关系如图乙所示,烟气中CO2的含量为12%,烟气通入氨水的流量为0.052m3/h(标准状况),用pH为12.81的氨水吸收烟气30min,脱除的CO2的物质的量最多为_____(精确到0.01)。
③通常情况下温度升高,CO2脱除效率提高,但高于40℃时,脱除CO2效率降低的主要原因是_____。
(3)将CO2和甲烷重整制合成气(CO和H2)是CO2资源化利用的有效途径.合成气用于制备甲醇的反应为2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)△H=﹣90kJ/mol.在T1℃时,容积相同的甲、乙、丙三个恒容密闭容器中,按不同方式投入反应物,测得反应过程如下图所示。
容器 | 甲 | 乙 | 丙 |
起始反应物投入量 | 2molH2、1molCO | 1molCH3OH | 2mol CH3OH |
①能代表丙反应的曲线是_____(选填I、II),a、b点的压强关系为Pa_____Pb(填>、<、=),理由是_____。
②b点时反应吸收的能量为_____kJ。
【题目】Ⅰ.控制变量法是化学实验的一种常用方法。下表是某学习小组研究等物质的量浓度的稀硫酸和锌反应的实验数据,分析以下数据,回答下列问题:
序号 | 硫酸的体积/mL | 锌的质量/g | 锌的形状 | 温度/℃ | 完全溶于酸的时间/s | 生成硫酸锌的质量/g |
1 | 50.0 | 2.0 | 薄片 | 25 | 100 | m1 |
2 | 50.0 | 2.0 | 颗粒 | 25 | 70 | m2 |
3 | 50.0 | 2.0 | 颗粒 | 35 | 35 | m3 |
4 | 50.0 | 2.0 | 粉末 | 25 | 45 | 5.0 |
5 | 50.0 | 6.0 | 粉末 | 35 | 30 | m5 |
(1)化学反应速率本质上是由___________________决定的,但外界条件也会影响反应速率的大小。本实验中实验2和实验3表明________对反应速率有影响,该因素对反应速率的具体影响是:其它条件相同时,________________反应速率越快。
(2)我们最好选取实验1、2和4研究锌的形状对反应速率的影响。我们发现在其它条件相同时,反应物间的________________反应速率越快。
(3)若采用与实验1完全相同的条件,但向反应容器中滴加少量硫酸铜溶液,发现反应速率明显加快。原因是__________________________________________。
Ⅱ.某温度时,在5 L的容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间的变化曲线如图所示。请通过计算回答下列问题:
(5)反应开始至2 min,Y的平均反应速率_____________________。
(6)分析有关数据,写出X、Y、Z的反应方程式______________________________。