- 海水淡化——电渗析法
- 共1009题
氯化亚铜是一种重要的化工产品,常用作有机合成催化剂,还可用于颜料, 防腐等工业。该物质露置于空气中易被氧化为绿色的高价铜盐,在热水中易水解生成氧化铜水合物而呈红色。已知pH为5时,+2价铜已开始以碱式盐的形式沉淀。某兴趣小组去一家回收含铜电缆废料的工厂做社会调查,技术人员向他们展示了处理废料的综合利用方案:
⑴ 加入的A是 ,通入的B是 。
⑵ 反应②的离子方程式是 。为提高Cu2Cl2的产率,常在反应②的溶液中加入适量稀碱溶液,控制pH为3.5。这样做的目的是 。
⑶ 保持各反应物的最佳配比,改变温度,测得Cu2Cl2产率的变化如下图所示。则溶液温度控制在 时,Cu2Cl2的产率已达到94%,当温度高于65℃时,Cu2Cl2产率会下降,其原因可能是 。
正确答案
(1)稀硫酸(2分)空气(2分)
(2)2Cu2++SO32—+2Cl—+H2O=CuCl2↓+SO4—+2H+(2分)
OH-中和了反应生成的H+,有利于反应向右进行,提高Cu2Cl2的产率(1分)
但当OH-浓度偏大时,Cu2+能与OH结合,生成沉淀,反而降低了Cu2Cl2的产率造成产物不纯(1分)
(3)53℃~55℃(皆给1分)温度过高,促进了CuCl2的水解(2分,其他合理答案也给分)
略
(15分)氯碱工业是高耗能产业,为了提高原料的利用率,将电解的Y气体作为燃料电池燃料,为电解池供电;X气体作为钛的冶炼原料,在这种工艺设计中,相关物料的传输与转化关系如下图所示,其中氯碱工业装置中的电极未标出,所用的离子膜都只允许阳离子通过。如下图所示:
(1)①上图中的节能型氯碱工业部分,X、Y分别是_______、_______(填化学式),分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小_________;
②分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应正极:__________________________;负极:____________________________;
③这样设计的主要节(电)能之处在于(写出2处)_______________、____________。
(2)写出钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程式 。
(3)TiCl4暴露在潮湿空气中冒白烟,白烟主要为白色的二氧化钛的水合物H2Ti03,写出该反应的化学方程式 。
(4)已知:①Mg(s)+Cl2 (g)=MgCl2 (g) △H=-641kJ·mol-1
②1/2Ti(s)+Cl2 (g)=1/2TiCl4 (l) △H="-385" kJ·mol-1
写出Mg与TiCl4反应的热化学方程式 ,
反应在氩气氛中进行的理由是 。
正确答案
(1)①Cl2,H2(2分)a%2+4e-+2H2O=4OH- H2-2e-+2OH-=2H2O(2分)③燃料电池可以补充电解池消耗的电能;提高产品碱液的浓度,降低能耗(其他合理答案也给分)(2分)
(2)2FeTiO3+6C+7Cl22FeCl3+2TiCl4+6CO(2分)
(3)TiCl4+3H2O=H2TiO3+4HCl (2分)
(4)2Mg(s)+TiCl4(l)=2MgCl2(s)+Ti(s);△H="-512" kJ·mol-1(3分)
Mg和Ti都有强还原性,在氩气中可以防止被氧化(1分)
(1)燃料电池中,通入空气一极为正极,通入燃料气一极为负极。①Y为氢气,氢气产生于电解池的阴极,推知产生电解池阳极的X为氯气;负极:H2-2e-+2OH-=2H2O,水增多,OH-减少,变稀,正极:O2+4e-+2H2O=4OH-,水减少,OH-增多,所以正极附近氢氧化钠溶液浓度变大,即a2、C、FeTiO3,生成为FeCl3、TiCl4和CO (3)依题意,四氯化钛与水反应生成钛酸和氯化氢(4)由盖斯定律知,①×2-②×2得热化学反应方程式及反应热。
(14分)一种“人工固氮”的新方法是在光照条件下,N2在催化剂表面与水蒸气发生反应生成NH3和氧气。已知:
(1)请根据以上信息,写出“人工固氮”新方法的热化学方程式:_____▲______;
(2)进一步研究NH3生成量与温度的关系,部分实验数据见下表(反应时间3 h):
①50℃时从开始到3 h内以O2物质的量浓度变化表示的平均反应速率为 ▲ ;
②与目前广泛应用的工业合成氨方法相比,该方法中固氮反应速率慢。请提出可提高其反应速率且增大NH3生成量的建议(请写出两条) ▲ 、 ▲ ;
(3)氨是氮肥工业的重要原料。某化肥厂生产铵态氮肥(NH4)2SO4的工业流程如下:
①往沉淀池中装入CaSO4悬浊液后,需先通入足量NH3,再通入CO2的原因是
▲ 。
②煅烧炉中产生的固态副产品为 ▲ ,生产流程中能被循环利用的物质X为 ▲ 。
正确答案
(14分)
(1)N2(g) + 3H2O( g)2NH3(g) +
O2(g);△H =" +" 630 kJ·mol-1 (3分)
(2)①2.5×l0-8 mol/(L·min)或①1.5×l0-6 mol/(L·h) (2分)
②升高温度;增大压强; (合理均可,2分)
(3)①氨在水中溶解度大,使溶液呈碱性,有利于吸收CO2,增大c(CO32-),促使CaSO4转化为CaCO3,同时生成(NH4)2SO4 (3分)
②CaO(或生石灰) CO2(或二氧化碳) (各2分,共4分)
略
(15分)
纯碱一直以来都是工业生产的重要原料,很长一段时间来纯碱的制法都被欧美国家所垄断。上个世纪初我国著名的工业化学家侯德榜先生,经过数年的反复研究终于发明了优于欧美制碱技术的联合制碱法(又称侯氏制碱法)。并在天津建造了我国独立研发的第一家制碱厂。其制碱原理的流程如下:
⑴侯德榜选择天津作为制碱厂的厂址有何便利条件(举二例说明) 、 。
⑵合成氨工厂需要向制碱厂提供两种原料气体,它们分别是: 、 。(填化学式)这两种气体在使用过程中是否需要考虑添加的顺序: (填“是”或“否”),原因是: 。
⑶在沉淀池中发生的反应的化学方程式是: 。
⑷使原料水中溶质的利用率从70%提高到90%以上,主要是设计了 (填上述流程中的编号)的循环。从母液中可以提取的副产品的应用是 (举一例)。
正确答案
⑴原料丰富、运输便利 各1分(其它合理答案均可)
⑵CO2、NH3 各2分
是 1分
氨气在水中溶解度大,先通氨气后通CO2产生碳酸氢铵多,有利于碳酸氢钠析出2分
⑶NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl 2分
⑷循环I 2分
作化肥 2分(其它合理答案均可)
略
图1是氯碱工业中离子交换膜电解槽示意图,其中离子交换膜是“阳离子交换膜”,它有一特殊的性质——只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过。
⑴、工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质。精制过程发生反应的离子方程式为 ▲ , ▲ 。
⑵、如果粗盐中SO含量较高,必须添加钡式剂除去SO
,该钡试剂可以是 ▲ 。
A.Ba(OH)2 B.Ba(NO3)2 C.BaCl2
⑶、为有效除去Ca2+、Mg2+、SO42-,加入试剂的合理顺序为 ▲ 。
A.先加NaOH,后加Na2CO3,再加钡试剂
B.先加NaOH,后加钡试剂,再加Na2CO3
C.先加钡试剂,后加NaOH,再加Na2CO3
⑷、电解后得到的氢氧化钠溶液从 ▲ 口流出,b口排出的是 ▲ 气体,电极1应连接电源的
▲ 极(填“正”或“负”极);理论上讲,从f口加入纯水即可,但实际生产中,纯水中要加入一定量的NaOH溶液,其原因是 ▲ 。
⑸、图2是根据氯碱工业中离子交换膜技术原理,设计的电解Na2SO4溶液生产NaOH和H2SO4溶液的装置。请回答:
①、a为 ▲ (填“阳”、“阴”)离子交换膜。
②、阳极的电极反应式是 ▲ 。
③、从D、E口流出或流进的物质的化学式分别为 ▲ , ▲ 。
正确答案
⑴、Ca2++CO=CaCO3↓ Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓
⑵、A C
⑶、B C
⑷、d; Cl2; 正; 增强溶液的导电性,又不影响NaOH纯度。
⑸、①、阴; ②、4OH—4e- ="=" 2H2O + O2↑ ③、NaOH ,H2O(加少量稀硫酸)。
略
扫码查看完整答案与解析