随着科学技术的发展和环保要求不断提高,CO2的捕集利用技术成为研究的重点。
I.工业上使用的捕碳剂有NH3和(NH4)2CO3,它们与CO2可发生如下可逆反应:
NH3(l)+H2O(l)+CO2(g) NH4HCO3(aq) ΔH1
2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g) (NH4)2CO3(aq) ΔH2
(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g) 2NH4HCO3(aq) ΔH3
则ΔH3 =______(用含ΔH1 、ΔH2 的代表式表示)。
II.目前国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原,所涉及的化学反应方程式为:CO2 (g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g),已知:H2的体积分数随温度的升高而增加。
(1)该反应的ΔS_____0(填“>”、“=”、“<”),该反应的ΔH____0(填“>”、“<”)。
(2)在恒容密闭容器中通入等物质的量的CO2和H2并发生上述反应,温度T下,CO2物质的量浓度c(CO2)随时间t变化的曲线如下图所示。下列能说明反应达到平衡状态的是___。
A.体系压强保持不变
B.混合气体密度保持不变
C.甲烷和水蒸气的物质的量之比保持不变
D.H2的质量分数保持不变
(3)温度T下,反应前20秒的平均速率v(H2)= _________(用含a、b的代数式表示)。
(4)温度T下,该反应的平衡常数K=_________(用含a、b的代数式表示)。
(5)若降低温度,反应重新达到平衡,则v(正)_________;CO2转化率_________(填“增大”“减小”或“不变”)。
III.工业上常用高浓度的K2CO3溶液吸收CO2,得溶液X,再利用电解法使K2CO3溶液再生,其装置示意图如下:
①在阳极区发生的反应包括_________和H++HCO3-=CO2↑+H2O。
②简述CO32-在阴极区再生的原理:_________。
1.
硫代硫酸钠是一种重要的化工产品,某兴趣小组拟制备硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O)。
I.[查阅资料]
(1)Na2S2O3·5H2O是无色透明晶体,易溶于水,受热、遇酸均反应,其稀溶液与BaCl2溶液混合无沉淀生成。
(2)向Na2CO3和Na2S混合液中通入SO2可制得Na2S2O3,所得产品常含有少量Na2SO3和Na2SO4。
(3)Na2SO3易被氧化;BaSO3难溶于水,可溶于稀HCl。
Ⅱ.[制备产品]实验装置如图所示(省略夹持装置):
烧瓶C中发生反应如下:
Na2CO3(aq)+SO2(g)=Na2SO3(aq)+CO2(g)
Na2S(aq)+H2O(l)+SO2(g)=Na2SO3(aq)+H2S(aq)
2H2S(aq)+SO2(g)=3S(s)+2H2O(l)
S(s)+Na2SO3(aq)Na2S2O3(aq)
实验步骤:
(1)检查装置气密性。仪器组装完成后,关闭两端活塞,向装置B的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱,若__________,则整个装置气密性良好:装置E的作用是__________。
(2)按图示加入试剂。向A中烧瓶滴加浓H2SO4,产生的气体将装置中空气排尽后,再加热C,A中反应的化学方程式是______;为提高产品纯度,应使C中Na2CO3和Na2S恰好完全反应,则C烧瓶中Na2CO3和Na2S物质的量之比为_______ 。
(3)装置B的另一作用是观察SO2的生成速率,其中的液体最好选择_____。
a.蒸馏水 b.饱和Na2SO3溶液 c.饱和NaHSO3溶液 d.饱和NaHCO3溶液
实验中要控制SO2生成速率,使SO2缓慢进入C中可采取的措施有_______;为了保证硫代硫酸钾的产量,该实验一般控制在碱性环境下进行。否则产品发黄,原因是______。
(4)等Na2S和Na2CO3完全消耗后,结束反应。趁热过滤C中混合物,将滤液水浴加热浓缩、_____,经过滤、洗涤、干燥,得到产品。
Ⅲ.[探究与反思]
为验证产品中含有Na2SO3和Na2SO4,该小组设计了以下实验方案,请将方案补充完整。取适量产品配成稀溶液,滴加足量BaCl2溶液,有白色沉淀生成,_____(所需试剂从稀HNO3、稀H2SO4、稀HCl、蒸馏水中选择),若沉淀未完全溶解,并有刺激性气味的气体产生,则可确定产品中含有Na2SO3和Na2SO4。
以铬铁矿为原料制备铬酸钾(K2Cr2O7)的工艺流程如下图所示。铬铁矿的主要成分可表示为FeO-Cr2O3和杂质SiO2。
已知:①NaFeO2遇水强烈水解
②2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O
回答下列问题:
(1)K2CrO4中Cr元素的化合价是________。
(2)完成并配平煅烧铬铁矿生成Na2CrO4和NaFeO2的化学反应方程式________
FeO-Cr2O3+ O2+ NaOH Na2CrO4+NaFeO2+ ;
该反应的氧化产物是________。
(3)生成滤渣1中红褐色物质的化学反应方程式是____________。滤渣2的成分(填化学式)_______。
(4)滤液2存在平衡:2CrO42-(黄色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O。若改变条件使上述平衡向正方向移动,则下列说法正确的是______。
A.达到新平衡后,溶液PH一定增大
B.再达到新平衡前,正反应速率一定大于逆反应速率
C.该反应平衡常数可以不改变
D.达新平衡后,CrO42-的消耗速率等于Cr2O72-的消耗速率
(5)含铬废水中含有一定量的Cr2O72-和CrO42-,它们会对人体及生态系统产生很大的危害,必须进行处理。还原沉淀法是常用的一种方法:
①上述流程中还原过程的离子反应方程式为:_______________。
②最终生成的Cr(OH)3在溶液中存在沉淀溶解平衡:Cr(OH)3(s)Cr3+(aq)+3OH—(aq)常温下,Cr(OH)3的Ksp=1×10-32,当c(Cr3+)降至1×10-3·mol·L-1,溶液的pH应调至4时______(填“有”或“没有”)沉淀生成。
大庆市某中学化学实验小组在实验室鉴定某无色溶液。已知溶液中的溶质仅由NH4+、K+、Ag+、Ca2+、Al3+、AlO2-、MnO4-、CO32-、SO42-中的若干种组成。取该溶液进行如下实验:
(1)取适量溶液,加入过量盐酸,有气体生成,并得到无色溶液
(2)在(1)所得溶液中加入过量NH4HCO3溶液,有气体生成,同时产生白色沉淀甲;
(3)在(2)所得溶液中加入过量Ba(OH)2溶液并加热也有气体生成,同时产生白色沉淀乙
则下列离子在原溶液中一定存在的有
A. K+、CO32-、AlO2-
B. SO42-、AlO2-、K+、CO32-
C. CO32-、K+、Al3+、NH4+
D. MnO4-、K+、CO32-、NH4+
25℃时,在10mL浓度均为0.1mol·L-1的盐酸和醋酸混合溶液中滴加0.1mol·L-1NaOH溶液,下列有关溶液中离子浓度关系正确的是
A. 未加NaOH溶液时,c(H+)>c(Cl-)=c(CH3COOH)
B. 加入10mLNaOH溶液时:c(CH3COO-)+c(OH-)=c(H+)
C. 加入NaOH溶液至PH=7时:c(Na+)=c(Cl-)
D. 加入20mLNaOH溶液时:c(Na+)=c(CH3COO-)+c(Cl-)
中石化于2012年将年产120万吨的乙烯工程落户大庆,乙烯是有机化工工业的重要原料,有很多重要用途。如:乙烯催化氧化成乙醛可设计成如下图所示的燃料电池,在制备乙醛的同时还可获得电能,其总反应化学方程式为:2CH2=CH2+O2→2CH3CHO。下列有关说法正确的是
A. 该电池电极a为正极,b为负极
B. 电子移动方向:电极a→磷酸溶液→电极b
C. 负极反应式为:CH2=CH2-2e-+H2O=CH3CHO+2H+
D. b电极有2.24LO2反应,溶液中有0.4molH+迁移到b电极上反应