【題目】高爐煤氣是煉鐵廠排放的尾氣,含有H2、N2、CO、CO2及O2,其中N2約為55%、CO約為25%、CO2約為15%、O2約為1.64% (均為體積分數(shù))。某科研小組對尾氣的應(yīng)用展開研究:

Ⅰ.直接作燃料

己知:C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=-393.5kJ/mol, 2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=-221kJ/mol

(1)CO燃燒熱的熱化學(xué)方程式為__________________________________。

Ⅱ. 生產(chǎn)合成氨的原料

高爐煤氣經(jīng)過下列步驟可轉(zhuǎn)化為合成氨的原料氣:

在脫氧過程中僅吸收了O2;交換過程中發(fā)生的反應(yīng)如下,這兩個反應(yīng)均為吸熱反應(yīng):

CO2+CH4CO+H2 CO+H2OCO2+H2

(2) 氣體通過微波催化交換爐需要較高溫度,試根據(jù)該反應(yīng)特征,解釋采用較高溫度的原

因:________________________

(3)通過銅催化交換爐后,所得氣體中V(H2):V(N2)=______________________。

Ⅲ.合成氨后的氣體應(yīng)用研究

(4)氨氣可用于生產(chǎn)硝酸,該過程中會產(chǎn)生大氣污染物NOx。為了研究對NOx的治理,該研究小組在恒溫條件下,向2L恒容密閉容器這加入0.2molNO和0.1molCl2,發(fā)生如下反應(yīng):2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g) △H<0。10min 時反應(yīng)達平衡,測得10min內(nèi)v (ClNO)=7.5×10-3mol/(L·min),則平衡后n(Cl2)=___________mol。

設(shè)此時NO的轉(zhuǎn)化率為ɑ1,若其它條件不變,上述反應(yīng)在恒壓條件下進行,平衡時NO的轉(zhuǎn)化率為ɑ2,則ɑ1_________ɑ2 (填“>”、“<”或“=”);平衡常數(shù)K_______(填“增大”“減小”或“不變”)

(5)氨氣還可用于制備NCl3,NCl3發(fā)生水解產(chǎn)物之一具有強氧化性,該水解產(chǎn)物能將稀鹽酸中的NaClO2氧化成ClO2,該反應(yīng)的離子方程式為__________________________ 。

Ⅳ.一種用高嶺土礦(主要成分為SiO2、Al2O3,含少量Fe2O3)為原料制備鋁銨礬[NH4Al(SO4)2·12H2O]的工藝流程如圖所示;卮鹣铝袉栴}:

(6)當(dāng)“酸溶”時間超過40min時,溶液中的Al2(SO4)3會與SiO2反應(yīng)生成Al2O3·nSiO2,導(dǎo)致鋁的溶出率降低,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________

(7)檢驗“除鐵”過程中鐵是否除盡的方法是_________________________。

(8)“中和”時,需控制條件為20℃和pH=2.8,其原因是__________________________。

【答案】 CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) ΔH=-283kJ/mol 該反應(yīng)是吸熱且熵增的反應(yīng),只有在較高溫度下ΔG=ΔH-TΔS 才有可能小于0,反應(yīng)才有利于自發(fā)進行 88.36∶55(或1.61∶1或8∶5) 0.025 < 不變 HC1O+2C1O2-+H+=2ClO2↑+Cl-+H2O Al2(SO4)3+nSiO2Al2O3·nSiO2+3SO3 取少許溶液于試管中,向其中滴入KSCN溶液,觀察溶液是否變紅 最大限度抑制Al3+的水解

【解析】(1)設(shè)①C(s)+O2(g)=CO2(g) H=-393.5kJ/mol, 2C(s)+O2(g)=2CO(g) H=-221kJ/mol ,

根據(jù)蓋斯定律可知①-×1/2即得到CO的燃燒熱的熱化學(xué)方程式:CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) ΔH=-283kJ/mol。

(2)微波催化交換中發(fā)生的反應(yīng)為CO2+CH4=2CO+2H2 , ΔH>0,ΔS>0,根據(jù)吉布斯自由能ΔG=ΔH-TΔS,要使反應(yīng)能自發(fā)進行,必須ΔG<0,因此必須采取較高的溫度,故答案為:該反應(yīng)是吸熱且熵增的反應(yīng),只有在較高溫度下ΔG=ΔH-TΔS 才有可能小于0,反應(yīng)才有利于自發(fā)進行。

(3)設(shè)高爐煤氣中N2體積為55,則CO、CO2、H2的體積分別為25、15、3.36。反應(yīng)前后N2的體積不變,根據(jù)CO2+CH4=2CO+2H2可知生成CO、H2的體積分別為30、30,所以總的CO的體積為55,根據(jù)CO+H2O=CO2+H2可得生成的H2體積為55,所以總的H2的體積為3.36+30+55=88.36,所以通過銅催化交換爐后,所得氣體中V(H2):V(N2)=88. 36:55=1.611或約為85,故答案為88.3655(1.61185)。

(4) 10min內(nèi)生成的n(ClNO)=7.5×10-3×10×2mol=0.15mol ,所以反應(yīng)的n(Cl2)=0.075mol ,故平衡后n(Cl2)=0.1mol-0.075mol=0.025mol;對反應(yīng)2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g),恒容的條件下,反應(yīng)體系的壓強在減小,若改為在恒壓條件下進行,則相當(dāng)于在恒容的基礎(chǔ)上增大壓強,平衡正向移動,NO的轉(zhuǎn)化率增大,故ɑ12;溫度不變,平衡常數(shù)K不變。

(5) NCl3發(fā)生水解產(chǎn)物之一具有強氧化性,根據(jù)水解的規(guī)律,Cl的化合價不變?nèi)詾?/span>+1價,所以水解產(chǎn)物為HClO,HClOC1O2-發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成ClO2,同時還有Cl-生成,離子方程式為:HC1O+2C1O2-+H+=2ClO2↑+Cl-+H2O。

(6)長時間加熱,硫酸鋁溶液變?yōu)榱蛩徜X晶體而發(fā)生分解生成Al2O3SO3,Al2O3SiO2結(jié)合生成Al2O3·nSiO2,化學(xué)方程式為:Al2(SO4)3+nSiO2Al2O3·nSiO2+3SO3↑。

(7)除鐵步驟就是使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀,要檢驗除鐵過程中鐵是否除盡,只要取除鐵后的濾液,向其中滴入KSCN溶液,觀察溶液是否變紅,若變紅則表示未除盡,反之已經(jīng)除盡。故答案為:取少許溶液于試管中,向其中滴入KSCN溶液,觀察溶液是否變紅。

(8)中和結(jié)晶時,Al3+會發(fā)生水解,水解是吸熱反應(yīng),低溫不利于水解的進行,Al3+水解呈酸性,在較低的pH下,H+濃度較大也有利抑制Al3+的水解,故答案為:最大限度抑制Al3+的水解。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】在恒容密閉容器中進行的反應(yīng):2CO2(g)+6H2(g) C2H5OH(g)+3H2O(g) △H。在某壓強下起始時按不同氫碳比[n(H2)/n(CO2)]投料(見圖中曲線①②③),測得CO2平衡轉(zhuǎn)化率與溫度關(guān)系如下圖所示,下列有關(guān)說法不正確的是

A. 該反應(yīng):△H<0

B. 氫碳比:①>②>③

C. 其它條件不變的情況下,加入無水氯化鈣CO2的轉(zhuǎn)化率降低

D. 若起始CO2濃度為2mol·L一1、H2為4mol.L一1,在圖中曲線③氫碳比條件下進行,則400K時該反應(yīng)的平衡常數(shù)數(shù)值約為1.69

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】鋁能提煉難熔金屬和制成鋁熱劑,是因為鋁(
A.密度小,熔點較低
B.具有還原性,且生成氧化鋁時放出大量熱
C.在空氣中燃燒,發(fā)出耀眼白光
D.是金屬

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列有關(guān)圖示分析正確的是(

A. 如圖a所示,集氣瓶內(nèi)充滿Cl2CH4的混合氣體或NO2O2的混合氣體,置于光亮處,將滴管內(nèi)的水?dāng)D入集氣瓶后,燒杯中的水會進入集氣瓶,并全部充滿集氣瓶

B. 如圖b所示,X為鐵棒,Y為銅棒,a為直流電源,當(dāng)S閉合后,當(dāng)bNaOH溶液,X極附近產(chǎn)生白色沉淀時,電子從X極流入a

C. Pt為電極,電解含0.10 mol M0.1 mol N3(MN3均為金屬陽離子)的溶液,陰極析出金屬單質(zhì)或氣體的總物質(zhì)的量(y)與導(dǎo)線中通過電子的物質(zhì)的量(x)的關(guān)系如圖c,離子氧化能力MN3H

D. dN2(g)O2(g)生成NO(g)過程中的能量變化,N≡N的鍵能為946kJ/mol,熱化學(xué)方程式為N2(g)O2(g)2NO(g) ΔH-180 kJ/mol

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某化學(xué)實驗室需要0.5 mol·L1硫酸溶液450 mL。根據(jù)溶液的配制情況回答下列問題:

(1)如圖所示的儀器中配制溶液肯定不需要的是______(填序號),配制上述溶液還需用到的玻璃儀器是________(填儀器名稱)。

(2)現(xiàn)用質(zhì)量分數(shù)為98%、密度為1.84 g·cm3的濃硫酸來配制450 mL、0.5 mol·L1的稀硫酸。計算所需濃硫酸的體積為________ mL(保留1位小數(shù)),現(xiàn)有

10 mL 25 mL 50 mL 100 mL四種規(guī)格的量筒,你選用的量筒是________(填代號)。

(3)配制過程中需先在燒杯中將濃硫酸進行稀釋,稀釋時操作方法是__________________________________________________________

(4)配制時,一般可分為以下幾個步驟:

①量取 ②計算、巯♂尅、軗u勻、蒉D(zhuǎn)移 ⑥洗滌、叨ㄈ荨、嗬鋮s

其正確的操作順序為:②→________→ ________→________→________→(填序號)。_________

(5)在配制過程中,其他操作都準確,下列操作中錯誤的是________(填代號,下同),能引起誤差偏高的有________

①洗滌量取濃硫酸后的量筒,并將洗滌液轉(zhuǎn)移到容量瓶中

②未等稀釋后的H2SO4溶液冷卻至室溫就轉(zhuǎn)移到容量瓶中

③將濃硫酸直接倒入燒杯,再向燒杯中注入蒸餾水來稀釋濃硫酸

④定容時,加蒸餾水超過刻度線,又用膠頭滴管吸出

⑤轉(zhuǎn)移前,容量瓶中含有少量蒸餾水

⑥定容搖勻后,發(fā)現(xiàn)液面低于標線,又用膠頭滴管加蒸餾水至刻度線

⑦定容時,俯視刻度線

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列不能用勒夏特列原理解釋的事實是

A. 碳酸鈣不溶于水,但溶于鹽酸

B. 2NO2(g)N2O4(g)組成的平衡體系,加壓后顏色加深

C. 高壓比常壓有利于合成氨的反應(yīng)

D. 用熱的純堿溶液洗油污時,去污效果好

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】在含有Fe3+、Fe2+、Cu2+的溶液中加入鐵粉,充分反應(yīng)后,固體殘渣用鹽酸處理有氣體放出,則與鐵粉反應(yīng)后的溶液中最多的離子是(
A.Fe3+
B.Fe2+
C.Cu2+
D.H+

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】“碳捕捉技術(shù)”是指通過一定的方法將工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的CO2分離出來并利用。如可利用NaOH溶液來“捕捉”CO2,其基本過程如圖所示(部分條件及物質(zhì)未標出)。

下列有關(guān)該方法的敘述中正確的是(  )

①能耗小是該方法的一大優(yōu)點

②整個過程中,有兩種物質(zhì)可以循環(huán)利用

③“反應(yīng)分離”環(huán)節(jié)中,分離物質(zhì)的基本操作是蒸發(fā)、結(jié)晶

④該方法可減少碳排放,“捕捉”到的CO2還可用來制備甲醇等產(chǎn)品

A. ①③ B. ②④ C. ③④ D. ①④

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】C60、金剛石和石墨的結(jié)構(gòu)模型分別如下圖所示(金剛石、石墨僅表示出部分結(jié)構(gòu)):

(1)等質(zhì)量的C60、金剛石和石墨三者完全燃燒產(chǎn)生的二氧化碳的物質(zhì)的量________,在一定條件下它們相互之間能否轉(zhuǎn)化?________(填“能”或“不能”)。

(2)固態(tài)時C60、金剛石和石墨三者為分子晶體的是________。

(3)石墨是層狀結(jié)構(gòu),層與層之間可以滑動,其硬度比金剛石小很多的原因是________________。

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同步練習(xí)冊答案