- 海水水资源的利用
- 共657题
海水中有丰富的化学资源,从海水中可提取多种化工原料,下图是海水综合利用——合成氨——纯碱的联合生产工艺流程:
(1)写出反应器中发生反应的化学方程式: 。
(2)分离器中进行的操作名称是 ,图中操作①是 。
(3)产品Ⅱ是 (填化学式)。
(4)写出合成氨厂里用天然气和水蒸气在催化剂和高温下反应制备原料气H2的化学方程式: 。
(5)设计用卤水和石灰及其他必要试剂提取镁的过程:(用化学方程式表示)。
正确答案
(1)(2分)
(2)过滤(2分);蒸发结晶(2分) (3)(2分)
(4)(或
)(2分)
(5)(1分)
(1分)
(1分)
(1分)
略
下表列出了3种燃煤烟气脱硫方法的原理。
(1)方法Ⅰ中氨水吸收燃煤烟气中SO2的化学反应为:
2NH3+SO2+H2O=(NH4)2SO3
(NH4)2SO3+SO2+H2O=2NH4HSO3
能提高燃煤烟气中SO2去除率的措施有________(填字母)。
A.增大氨水浓度
B.升高反应温度
C.使燃煤烟气与氨水充分接触
D.通入空气使HSO3-转化为SO42-
采用方法Ⅰ脱硫,并不需要预先除去燃煤烟气中大量的CO2,原因是____________(用离子方程式表示)。
(2)方法Ⅱ中主要发生了下列反应:
2CO(g)+SO2(g)=S(g)+2CO2(g) ΔH=8.0 kJ·mol-1
2H2(g)+SO2(g)=S(g)+2H2O(g) ΔH=90.4 kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ·mol-1
S(g)与O2(g)反应生成SO2(g)的热化学方程式可表示为________。
(3)方法Ⅲ中用惰性电极电解NaHSO3溶液的装置如下图所示。阳极区放出气体的成分为________(填化学式)。
正确答案
(1)AC HCO3-+SO2=CO2+HSO3-
(2)S(g)+O2(g)=SO2(g)ΔH=-574.0 kJ·mol-1
(3)O2、SO2
(1)增大氨水浓度,能反应掉较多的SO2,提高了SO2去除率;升高反应温度只能加快化学反应速率,且(NH4)2SO3、NH4HSO3受热易分解,又生成SO2;当SO2转化为NH4HSO3时,通入的空气才能将其氧化,空气不能直接氧化SO2,所以不能提高SO2去除率。
(2)根据盖斯定律,应用方程①-方程③得到
SO2(g)=S(g)+O2(g) ΔH=8.0 kJ·mol-1-(-566.0 kJ·mol-1)=574.0 kJ·mol-1,即S(g)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-574.0 kJ·mol-1。也可用方程④-方程②求得。
(3)根据电解原理,NaHSO3溶液中的阴离子在阳极发生氧化反应,即4OH--4e-=2H2O+O2↑,又由于阳极区通入稀硫酸,H++HSO3-=H2O+SO2↑,所以阳极区的气体为O2、SO2。
(14分)工业上合成氨是在一定条件下进行如下反应:N2(g) + 3H2(g) ≒ 2NH3(g),其部分工艺流程如下:
回答下列问题:
(1) 已知: N2(g) + O2(g) 2NO(g) ΔH+180.5kJ/mol
4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g) ΔH−905kJ/mol
2H2(g) + O2(g) 2H2O(g) ΔH−483.6kJ/mol
则N2(g) + 3H2(g) ≒ 2NH3(g) ΔH________________。
(2) 如果工业上,在一定温度下,将1.5 mol N2气体和6 mol H2气体通入到体积为1升的密闭容器中。当反应达到平衡时,容器内气体的压强为起始时的80%,则其平衡常数为_______。改变下列条件,能使平衡向正反应方向进行且平衡常数不变的是__________。
①增大压强 ②增大反应物的浓度 ③使用催化剂 ④降低温度
(3) 合成氨反应的平衡常数很小,所以在工业上采取气体循环的流程。即反应后通过降低混合气体的温度而使氨气分离出来。这种分离物质的方法其原理类似于下列方法中的________(填编号),其理由是__________。
①过滤 ②蒸馏 ③渗析 ④萃取
(4) 可以用氯气来检验输送氨气的管道是否漏气,如果漏气则会有白烟(成分为氯化铵)生成,该反应的化学方程式为__________。
(5) 假如该厂生产氨水的物质的量浓度为20 mol/L,实验室若需用80 mL浓度为5 mol/L的氨水时,需取20 mol/L的氨水__________mL(用100 mL的容量瓶)。假如该氨水的,加入相同体积的盐酸时,溶液呈中性,则此盐酸的pH__________(填“大于”、“小于”或“等于”)。
正确答案
(1) −92.4 kJ/mol 2分 (2) 0.057 (mol·L−1)−2(可不写单位)2分 ①② 2分
(3) ② 两者都是通过改变物质的状态来进行混合物的分离 2分
(4) 8NH3 + 3Cl2 → 6NH4Cl + N2 2分 (5) 25 2分 < 2分
(1)考查盖斯定律的应用。根据已知反应可知(①×2-②+③×3)÷2即得到N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g),所以△H=(180.5kJ/mol×2+905kJ/mol-483.6kJ/mol×3)÷2=−92.4 kJ/mol。
(2) N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
起始量(mol) 1.5 6 0
转化量(mol) x 3x 2x
平衡量(mol) 1.5-x 6-3x 2x
所以
解得x=0.75mol
所以平衡常数。
平衡常数只与温度有关系,所以选项④不正确。催化剂不能影响平衡状态,③不正确。正反应是体积减小的,增大压强平衡向正反应方向移动,增大反应物的浓度平衡也向正反应方向移动,所以答案选①②
(3)氨气易液化,即可以实现气液分离,所以分离方法类似于蒸馏。
(4)氯气极易强氧化性,能把氨气液化生成氮气,而氯气被还原生成氯化氢,氯化氢和氨气反应冒白烟,方程式为8NH3 + 3Cl2 → 6NH4Cl + N2 。
(5)稀释过程中溶质是不变的,所以需取20 mol/L的氨水。如果盐酸的pH=14-a。则氨水过量,溶液显碱性。因此要使反应后溶液显中性,则盐酸的pH必须小于14-a。
氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下:
依据上图完成下列问题:
在电解过程中,阴极上生成气体的电子式为 。
(2)精制过程中除去阳离子中的Ca2+、Mg2+等杂质,除去Mg2+的离子方程式为 。
(3)精制过程要除去,可选择下列溶液中的 (填字母序号),并将加入的顺序以箭头符号(↓)的形式画在图上(精制过程中加入试剂从左到右的顺序为先后顺序)。
a.Ba(OH)2 b.Ba(NO3)2 c.BaCl2
(4)在实际生产中也可以用BaCO3除去(已知溶解度BaSO4<BaCO3),试用平衡移动原理加以解释: 。
(5)脱盐工作中,利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异,通过蒸发、冷却、 、(填操作名称)而制得50%的NaOH溶液。
正确答案
(1)H:H
(2)Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓
(3)ac
(4)由于BaSO4比BaCO3的溶解度小,促使BaCO3(s)
Ba2+(aq)+
(aq)
平衡正向移动,生成更难溶的BaSO4沉淀。
(5)结晶、过滤
试题分析:(1)在阴极上氢离子发生还原反应生成H2(2)加入氢氧化钠目的是除去镁离子;(3)除杂满足的原则是除去杂质还不能引入新的杂质,b选项中引入的硝酸根离子没法除去,a中引入的氢氧根离子可通过调节pH而除去,a和c中过量的钡离子都可以通过和碳酸根离子反应而除去,故选a、c;加入碳酸钠一定放在加钡离子之后,用碳酸根离子把过量的钡离子除去;(4)难溶的碳酸钡可以转化成更难溶的硫酸钡;(5)根据信息利用两者溶解性的差异可得分离两者的办法是冷却结晶,氯化钠的溶解度受温度的影响较小,过滤出氢氧化钠晶体,配成氢氧化钠溶液。
[化学——选修化学与技术](15分)
硫酸是工业生产中最为重要的产品之一。
(1)工业上制硫酸主要分为_________、________、_________三个阶段。
(2)下列是第二阶段反应的有关实验数据,请选择最合适的生产条件____________。
(3)现在欲提高反应速率和SO2的转化率,下列措施可行的是( )
(4)硫酸生产的尾气中含有少量SO2,可有石灰水吸收后,再用硫酸处理。此过程涉及的化学反应方程式为__________________,______________。
(5)若进入第二阶段所用设备中气体的体积分数为:SO27%、O211%、N282%。现有100体积这样的混合气体在反应后变成96.7体积,则反应后混合气体中N2和SO3的体积比为___________,此时SO2转化率为__________。
正确答案
(1)造气 接触氧化 吸收(各1分)
(2)400 0.4Mpa (或常压)(各1分) (3)B(2分)
(4)SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2+H2O
(5)410:33(或82:6.6) 94.3%(各2分)
(1)考查工业制硫酸的原理。工业上制硫酸主要分为造气、接触氧化、吸收三个阶段。
(2)根据表中数据可知,温度越高转化率越低,所以综合考虑温度对反应速率、化学平衡及催化剂的活性等,选择400℃。压强越大转化率越高,但压强太高,对设备的要求更高,且再常压下反应物的转化率已经很高,所以采用常压即可。
(3)A中反应物的浓度不变,反应速率和转化率都不变。增大氧气都浓度,反应速率增大,平衡向正反应方向移动,转化率增大,B正确。催化剂只能改变反应速率,但不能影响平衡状态,C不正确。降低温度反应速率降低,D不正确,答案选B。
(4)SO2是酸性氧化物,能和石灰水反应,生成亚硫酸钙。亚硫酸钙和硫酸反应又产生SO2,有关方程式为SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O、CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2+H2O。
(5)考查根据方程式的有关计算,反应的方程式为
2SO2+O22SO3 △V
2 1 2 1
6.6 3.3 6.6 100-96.7=3.3
所以反应后混合气体中N2和SO3的体积比为82︰6.6
SO2的转化率是6.6÷7×100%=94.3%。
扫码查看完整答案与解析