【化学—选修2:化学与技术】氯碱工业是最基本的化学工业之一,离子膜电解法为目前普遍使用的生产方法,其生产流程如右图所示:
(1)该流程中可以循环的物质是 。
(2)电解法制碱的主要原料是饱和食盐水,由于粗盐水中含有Ca2+、Mg2+、SO等无机杂质,所以在进入电解槽前需要进行两次精制,得到精制饱和食盐水。
①第一次精制过程中所加除杂试剂顺序不合理的是
A.BaCl2、NaOH、Na2CO3、HCl B.BaCl2、Na2CO3、NaOH、HCl
C.NaOH、BaCl2、Na2CO3、HCl D.Na2CO3、BaCl2、NaOH、HCl
②一次精制后的食盐水仍会有少量的Ca2+、Mg2+,需要送入阳离子交换塔进行二次精制,若不经过二次精制,直接进入离子膜电解槽,这样会产生什么后果 。
(3)右图是工业上电解饱和食盐水的离子交换膜电解槽示意图(阳极用金属钛网制成,阴极由碳钢网制成),则A处产生的气体是 ,F电极的名称是 。电解总反应的离子方程式为 。
(4)从阳极槽出来的淡盐水中,往往含有少量的溶解氯,需要加入8%~9%的亚硫酸钠溶液将其彻底除去,该反应的化学方程式为 。
(5)已知在电解槽中,每小时通过1 A的直流电理论上可以产生1.492 g的烧碱,某工厂用300个电解槽串联生产8 h,制得32%的烧碱溶液(密度为1.342 t/m3)113 m3,电解槽的电流强度1.45 ×104 A,该电解槽的电解效率为 (保留两位小数)。
实验室以苯甲醛为原料制备间溴苯甲醛(实验装置见下图,相关物质的物理性质见附表)。
其实验步骤为:
步骤1:将三颈瓶中的一定配比的无水AlCl3、1,2-二氯乙烷和苯甲醛(5.3g)充分混合后,升温至60℃,缓慢滴加经浓硫酸干燥过的液溴,保温反应一段时间,冷却。
步骤2:将反应混合物缓慢加入一定量的稀盐酸中,搅拌、静置、分液。有机相用10%NaHCO3溶液洗涤。
步骤3:经洗涤的有机相加入适量无水硫酸钙固体,放置一段时间后过滤。
步骤4:为了防止间溴苯甲醛因温度过高被氧化,把步骤3处理得到的间溴苯甲醛加入少量锌粉,同时采用某种技术,收集相应馏分,其中收集到间溴苯甲醛为3.7g 。
(1)实验装置中采用的加热方式为_______,冷凝管的作用为_______,锥形瓶中的试剂应为________。
(2)步骤1所加入的无水AlCl3的作用为_________。
(3)步骤2中用10%NaHCO3溶液洗涤有机相,是为了除去溶于有机相的______(填化学式)。
(4)步骤3中加入的无水硫酸钙固体的目的是_______________。
(5)步骤4中,某种技术为__________________。
(6)本实验所得到的间溴苯甲醛产率是_______________________。
I.(1)浙江大学用甲醇、CO、O2在常压、某温度和催化剂的条件下合成碳酸二甲酯(DMC)的研究开发。
已知:ⅰ. CO的燃烧热:△H=-283.0 kJ•mol-1;
ⅱ.1mol H2O(l)完全蒸发变成H2O(g)需吸收44 kJ的热量;
ⅲ.2CH3OH(g)+CO2 (g) CH3OCOOCH3 (g)+H2O(g) △H=-15.5 kJ•mol-1
则2CH3OH(g)+CO (g)+ 1/2O2(g) CH3OCOOCH3 (g)+H2O(l) △H= 。该反应平衡常数K的表达式为: 。
(2)甲醇也是制备甲酸的一种重要原料。某温度时,将10mol甲酸钠溶于水,溶液显碱性,向该溶液中滴加1L某浓度的甲酸,使溶液呈中性,则滴加甲酸的过程中水的电离平衡将_____________(填“正向”、“逆向”或“不”) 移动, 此中性溶液中离子浓度由大到小的顺序为: 。
Ⅱ.甲醇和CO2可直接合成DMC:2CH3OH(g)+CO2 (g) CH3OCOOCH3 (g)+ H2O(g),但甲醇转化率通常不会超过1%,制约该反应走向工业化生产。
(1)在恒容密闭容器中发生上述反应,能说明反应达到平衡状态的是 (选填编号)。
A.2v正(CH3OH)=v逆(CO2) B.CH3OH与H2O的物质的量之比保持不变
C.容器内气体的密度不变 D.容器内压强不变
(2)某研究小组在某温度下,在100mL恒容密闭容器中投入2.5 mol CH3OH(g)、适量CO2和6×10-5 mol催化剂,研究反应时间对甲醇转化数(TON)的影响,其变化曲线如图所示。计算公式为:TON = 转化的甲醇的物质的量/催化剂的物质的量。在该温度下,最佳反应时间是 ;4~10 h内碳酸二甲酯的平均反应速率是________。
钛是一种重要的金属,以钛铁矿[主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3),还含有少量Fe2O3]为原料制备钛的工艺流程如图所示:
(1)钛铁矿与硫酸反应的化学方程式为 。
(2)加入的物质A为 。
(3)步骤Ⅱ中发生反应的离子方程式为 ;水解过程中需要升高温度,其目的是:①加快反应水解速率 ② 。
(4)由TiO2获得金属Ti可用以下两种方法。
①电解法:以石墨为阳极,TiO2为阴极,熔融CaO为电解质,其阴极的电极反应式为 。
②热还原法:首先将TiO2、氯气和过量焦炭混合,高温反应生成TiCl4;然后用Mg还原TiCl4即可制取Ti。生成TiCl4的反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为 ;生成Ti的反应需在Ar气氛中,其原因为 。
常温下,将一元酸HA和NaOH溶液等体积混合,两种溶液的浓度和混合后所得溶液的pH如下表:
实验编号 | c(HA)/mol·L-1 | c(NaOH)/mol·L-1 | 混合溶液的pH |
甲 | 0.1 | 0.1 | pH=a |
乙 | 0.2 | 0.2 | pH=9 |
丙 | c1 | 0.2 | pH =7 |
丁 | 0.2 | 0.1 | pH<7 |
下列判断正确的是
A.c1=0.2 B.丁组混合液:c(Na+)>c(A-)>c(H+)>c(OH-)
C.a>9 D.在乙组混合液中由水电离出的c(OH-)=10-5mol·L-1
锂—铜空气燃料电池容量高、成本低,具有广阔的发展前景。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电能,其中放电过程为2Li+Cu2O+H2O=2Cu+2Li++2OH-,下列说法不正确的是
A.放电时,Li+透过固体电解质向Cu极移动
B.放电时,正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-
C.通空气时,铜被腐蚀,表面产生Cu2O
D.整个反应过程中,氧化剂为O2