
?山東省2023年高考化學(xué)模擬題匯編-11化學(xué)平衡
一、單選題
1.(2023·山東·統(tǒng)考一模)在Fe+催化作用下,C2H6與N2O制備乙醛的反應(yīng)機(jī)理如圖所示。下列說法正確的是
A.X為C2H5OH,是中間產(chǎn)物之一
B.過程①~⑥,F(xiàn)e元素的化合價(jià)均發(fā)生了變化
C.增加Fe+的量,C2H6平衡轉(zhuǎn)化率不變
D.每消耗1molN2O,可制備0.5molCH3CHO
2.(2023·山東淄博·統(tǒng)考一模)兩個(gè)均充有H2S的剛性密閉容器,起始?jí)簭?qiáng)均為pkPa,以溫度、Al2O3催化劑為條件變量,進(jìn)行實(shí)驗(yàn):2H2S(g)2H2(g)+S2(g),反應(yīng)相同時(shí)間,結(jié)果如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是
A.溫度升高,H2S分解的正,逆反應(yīng)速率均增大
B.900℃,ts后達(dá)平衡,H2的平均生成速率為pkPa?s?1
C.Al2O3催化劑使得正反應(yīng)的活化能小于逆反應(yīng)的活化能
D.1100℃,曲線II、III重合,說明Al2O3催化劑失去活性
3.(2023·山東菏澤·統(tǒng)考一模)的配位化合物較穩(wěn)定且運(yùn)用廣泛。它可與、、、等形成配離子使溶液顯色。如:顯淺紫色的、紅色的、黃色的、無色。某同學(xué)按如下步驟完成實(shí)驗(yàn):
已知與、在溶液中存在以下平衡:(紅色);(無色)
下列說法不正確的是
A.Ⅰ中溶液呈黃色可能是由水解產(chǎn)物的顏色引起的
B.與的配位能力強(qiáng)于
C.為了能觀察到溶液Ⅰ中的顏色,可向該溶液中加入稀鹽酸
D.向溶液Ⅲ中加入足量的KSCN固體,溶液可能再次變?yōu)榧t色
4.(2023·山東日照·統(tǒng)考一模)鉻與鋁性質(zhì)相似,但活潑性比鋁弱、熔點(diǎn)比鋁高。下列說法錯(cuò)誤的是
A.可用鋁熱反應(yīng)制備鉻
B.常溫下鉻在濃硝酸中發(fā)生鈍化
C.可直接蒸發(fā)溶液制備無水
D.已知堿性條件下,Cr(Ⅲ)可被氧化為Cr(Ⅵ),則其氧化產(chǎn)物為
5.(2023·山東·日照一中校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè))溶液中存在如下平衡:
(ⅰ)
(ⅱ)
25℃時(shí),溶液中隨pH的變化關(guān)系如圖。下列有關(guān)溶液的說法錯(cuò)誤的是
A.加入過量燒堿溶液,反應(yīng)的離子方程式為
B.當(dāng)pH=8.8時(shí),
C.加入少量水稀釋,平衡時(shí)與的比值減小
D.當(dāng)pH=9.0時(shí),溶液中的平衡濃度約為
二、多選題
6.(2023·山東·濰坊一中校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè))工業(yè)生產(chǎn)中利用方鉛礦(主要成分為PbS,含有FeS2等雜質(zhì))制備PbSO4晶體的工藝流程如圖所示:
已知:PbCl2難溶于冷水,易溶于熱水;PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbCl(aq)????△H>0;Ksp(PbSO4)=1×10-8,Ksp(PbCl2)=1.25×10-5。下列說法錯(cuò)誤的是
A.“浸取”的主要離子反應(yīng):MnO2+PbS+4H++4Cl-=PbCl2+S+MnCl2+2H2O
B.“沉降”時(shí)加入冰水,是為了減緩反應(yīng)速率,防止反應(yīng)過快
C.“濾液a”經(jīng)過處理后可以返回到浸取工序循環(huán)使用
D.PbCl2經(jīng)“沉淀轉(zhuǎn)化”后得到PbSO4,若用1LH2SO4溶液轉(zhuǎn)化5mol的PbCl2(忽略溶液體積變化),則H2SO4溶液的最初物質(zhì)的量濃度不得低于5.08mol?L-1
三、原理綜合題
7.(2023·山東濰坊·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè))甲醇合成丙烯有“一步法”和“兩步法”兩種合成方式,“一步法”是在催化劑的作用下由甲醇直接合成丙烯;“兩步法”則分兩步合成,其熱化學(xué)方程式如下:
反應(yīng)I:甲醇醚化反應(yīng)(DME)
????
反應(yīng)II:含氧化合物制丙烯反應(yīng)(OTP)
????
已知部分鍵能數(shù)據(jù)如下:
化學(xué)鍵
C-C
C=C
C-H
H-H
O-H
C=O
C-O
鍵能/
356
615
413
436
462
745
360
回答下列問題:
(1)“一步法”合成丙烯的熱化學(xué)方程式為___________。合成丙烯時(shí)有乙烯等副產(chǎn)物,若選擇作載氣時(shí),保持總壓不變,調(diào)控甲醇和的不同分壓,各產(chǎn)物的選擇性如下表所示(其他產(chǎn)物略):
分壓/MPa
分壓/MPa
丙烯選擇性/%
乙烯選擇性/%
0.10
0
30.9
7.51
0.08
0.02
32.0
7.42
0.04
0.06
34.8
7.03
0.02
0.08
36.7
6.48
0.01
0.09
39.4
5.43
分析表中數(shù)據(jù):要合成得到更多的丙烯,應(yīng)控制甲醇的最佳分壓為___________MPa。
(2)已知:。溫度為500K時(shí),在密閉反應(yīng)器中加入2mol ,若只發(fā)生反應(yīng)Ⅰ,達(dá)平衡狀態(tài)時(shí),體系中的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為___________(填序號(hào))。A. B. C. D.
(3)“兩步法”中,在恒容密閉容器中通入甲醇,初始?jí)簭?qiáng)為,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)壓強(qiáng)為,則平衡混合體系中,丙烯的體積分?jǐn)?shù)為___________(用含、的式子表示,下同),若平衡時(shí)甲醇的轉(zhuǎn)化率為60%,則反應(yīng)II(OTP)的平衡常數(shù)___________。
(4)“兩步法”中存在反應(yīng)Ⅲ:????△H,同時(shí)也會(huì)有芳香烴等副產(chǎn)品,其中丙烯和芳香烴選擇性與不同溫度下反應(yīng)I進(jìn)行的程度的關(guān)系如圖所示。要提高丙烯的選擇性,可采取的措施是___________,當(dāng)溫度高于285℃后,丙烯的選擇性降低,其原因是___________。
8.(2023·山東棗莊·統(tǒng)考二模)船舶柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),反應(yīng)產(chǎn)生的尾氣是空氣主要污染物之一,研究的轉(zhuǎn)化方法和機(jī)理具有重要意義。
已知:????????????
????????
????????
(1)氧化脫除NO的總反應(yīng)是??________。
(2)該反應(yīng)過程有兩步:,反應(yīng)中各物質(zhì)濃度變化如圖所示。則速率常數(shù)___________(填“>”、“”“”或“<”);c點(diǎn)的K(平衡常數(shù))與Q(濃度商)的等式關(guān)系_______(用含、的代數(shù)式表示),溫度下反應(yīng)達(dá)到平衡,體系壓強(qiáng)為p,則_______。
(2)向恒壓密閉裝置中充入5 mol 和20 mol ,不同溫度下同時(shí)發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ,達(dá)到平衡時(shí)其中兩種含碳物質(zhì)的物質(zhì)的量與溫度T的關(guān)系如下圖所示
圖中缺少_______(填含碳物質(zhì)的分子式)物質(zhì)的量與溫度的關(guān)系變化曲線,隨溫度升高該物質(zhì)的變化趨勢(shì)為_______,800℃時(shí),的產(chǎn)率為_______。
16.(2023·山東菏澤·統(tǒng)考一模)二氧化碳的排放日益受到環(huán)境和能源領(lǐng)域的關(guān)法,其綜合利用是研究的重要課題。回答下列問題:
(1)已知下列熱化學(xué)方程式:
反應(yīng)Ⅰ:????
反應(yīng)Ⅱ:?????
則反應(yīng)????_______。
(2)①向體積均為V L的恒壓密閉容器中通入1 mol 、3 mol ,分別在0.1MPa和1MPa下發(fā)生上述反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ,分析溫度對(duì)平衡體系中、CO、的影響,設(shè)這三種氣體物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)之和為1,其中CO和的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與溫度變化關(guān)系如圖所示。下列敘述能判斷反應(yīng)體系達(dá)到平衡的是_______(填標(biāo)號(hào))。
A.的消耗速率和的消耗速率相等
B.混合氣體的密度不再發(fā)生變化
C.容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不再發(fā)生變化
②圖中表示1MPa時(shí)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度變化關(guān)系的曲線是_______(填字母),理由是_______;550℃、0.1MPa條件下,t min反應(yīng)達(dá)到平衡,平衡時(shí)容器的體積為_______L,反應(yīng)Ⅱ的_______。(以分壓表示,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))
(3)一種從高爐氣回收制儲(chǔ)氫物質(zhì)HCOOH的綜合利用示意圖如圖所示:
①某溫度下,當(dāng)吸收池中溶液的pH=8時(shí),此時(shí)該溶液中_______[已知:該溫度下,]。
②利用電化學(xué)原理控制反應(yīng)條件能將電催化還原為HCOOH,電解過程中還伴隨著析氫反應(yīng),若生成HCOOH的電解效率為80%,當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移3 mol 時(shí),陰極室溶液的質(zhì)量增加_______g[B的電解效率]。
17.(2023·山東濟(jì)南·統(tǒng)考一模)環(huán)氧丙醇(GLD)常用作樹脂改性劑。在液相有機(jī)體系中,可通過碳酸二甲酯(DMC)和丙三醇(GL)制得,體系中同時(shí)存在如下反應(yīng):
反應(yīng)Ⅰ:
反應(yīng)Ⅱ:
反應(yīng)Ⅲ:??
已知:①敞口容器可看成恒壓裝置,體系壓強(qiáng)在反應(yīng)過程中與大氣壓(1105Pa)相等;
②反應(yīng)中產(chǎn)生的物質(zhì)的量相對(duì)于空氣中很少,故可忽略不計(jì),空氣中的體積分?jǐn)?shù)約為0.04%;
③氣體和液體共存于同一體系,如在溶劑E中發(fā)生的反應(yīng),其平衡常數(shù)表達(dá)式可表示為(p為氣體分壓,為液相體系中物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),)。
回答下列問題:
(1)反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的焓變隨溫度T的變化如圖所示。據(jù)圖判斷,表示反應(yīng)Ⅰ的焓變曲線為_______(填“a”“b”或“c”);反應(yīng)Ⅱ在_______(填“高溫”或“低溫”)下可自發(fā)進(jìn)行。
(2)為研究上述反應(yīng)的平衡關(guān)系,向敞口反應(yīng)容器中加入1.0 mol DMC和1.0 mol GL,控制溫度為℃。平衡時(shí),測(cè)得液相體系中GLD的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)Pa,平衡時(shí)GLD的產(chǎn)率=_______%,體系放出熱量=_______kJ,反應(yīng)Ⅰ各組分以液相體系中物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)表示的平衡常數(shù)_______。同溫下,向上述體系中注入惰性四氯化碳稀釋,重新達(dá)到平衡時(shí),GLD的產(chǎn)率將_______(填“增大”“減小”或“不變"),GLD與物質(zhì)的量之比_______。
(3)以W表示體系中加入與反應(yīng)物物質(zhì)的量的比值。實(shí)驗(yàn)測(cè)定W不同時(shí),DMC的平衡轉(zhuǎn)化率和GLD的平衡產(chǎn)率隨溫度的變化關(guān)系如下圖所示。
其中縱坐標(biāo)表示GLD平衡產(chǎn)率的是圖_______(填“甲”或“乙”);W最大的是_______(填“”“”或“”)。圖丙為在不同催化劑下反應(yīng)相同時(shí)間。DMC的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的關(guān)系,圖丙上的_______(填字母)點(diǎn)可能是甲、乙兩圖像所測(cè)繪時(shí)選取的位置。
18.(2023·山東菏澤·??家荒#閷?shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”、“碳中和”目標(biāo),可將CO2催化加氫制甲醇。該反應(yīng)體系中涉及以下兩個(gè)主要反應(yīng):
反應(yīng)I: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49kJ/mol
反應(yīng)II: CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41kJ/mol
(1)反應(yīng)CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的反應(yīng)熱ΔH3=_______。
(2)在密閉容器中,上述反應(yīng)混合體系建立平衡后,下列說法正確的是_______。
A.增大壓強(qiáng),CO的濃度一定保持不變
B.降低溫度,反應(yīng)II的逆反應(yīng)速率增大,正反應(yīng)速率減小
C.增大CH3OH的濃度,反應(yīng)II的平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)
D.恒溫恒容下充入氦氣,反應(yīng)I的平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)
(3)不同條件下,相同的時(shí)間段內(nèi)CH3OH的選擇性和產(chǎn)率隨溫度的變化如圖。
CH3OH的選擇性= 100%
①由圖可知,合成甲醇的適宜條件為_______ (填標(biāo)號(hào))
A.CZT催化劑???????B.CZ(Zr-1)T 催化劑???????C.230°C????????????D.290 °C
②在230°C以上,升高溫度,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大,但甲醇的產(chǎn)率降低,原因是_______。
(4)恒溫恒壓密閉容器中,加入2molCO2和4molH2,發(fā)生反應(yīng)I和反應(yīng)II,反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),CO2的轉(zhuǎn)化率為50%,氣體體積減小10%,則在達(dá)到平衡時(shí), CH3OH的選擇性=_______,反應(yīng)II的平衡常數(shù)K=_______。
(5)利用電催化可將CO2同時(shí)轉(zhuǎn)化為多種燃料,裝置如圖:
①銅電極上產(chǎn)生HCOOH的電極反應(yīng)式為_______。
②若銅電極上只生成5.6gCO,則銅極區(qū)溶液質(zhì)量變化了 _______g。
19.(2023·山東·日照一中校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè))隨著我國(guó)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的確定,含碳化合物的綜合利用備受關(guān)注。CO2和H2合成甲醇是CO2資源化利用的重要方法。以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的反應(yīng)如下:
反應(yīng)Ⅰ:
反應(yīng)Ⅱ:
反應(yīng)Ⅲ:
回答下列問題:
(1)反應(yīng)Ⅰ的=_______;已知由實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)Ⅰ的,(、為速率常數(shù),與溫度、催化劑有關(guān))。若平衡后升高溫度,則_______(填“增大”“不變”或“減小”)。
(2)①下列措施一定能使CO2的平衡轉(zhuǎn)化率提高的是_______(填字母)。
A.增大壓強(qiáng)??????B.升高溫度?????C.增大H2與CO2的投料比?????D.改用更高效的催化劑
②恒溫(200℃)恒壓條件下,將1mol CO2和1mol H2充入某密閉容器中,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),CO2的轉(zhuǎn)化率為a,CH3OH的物質(zhì)的量為b mol,則此溫度下反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù)Kx =_______[寫出含有a、b的計(jì)算式;對(duì)于反應(yīng)為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。已知CH3OH的沸點(diǎn)為64.7℃]。其他條件不變,H2起始量增加到3 mol,達(dá)平衡時(shí),平衡體系中H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為_______(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。
(3)反應(yīng)Ⅲ可能的反應(yīng)歷程如圖所示。
注:方框內(nèi)包含微粒種類及數(shù)目、微粒的相對(duì)總能量(括號(hào)里的數(shù)字或字母,單位:eV)。其中,TS表示過渡態(tài)、*表示吸附在催化劑上的微粒。
①反應(yīng)歷程中,生成甲醇的決速步驟的反應(yīng)方程式為_______。
②相對(duì)總能量_______eV(計(jì)算結(jié)果保留2位小數(shù))。(已知:)
20.(2023·山東·濟(jì)寧一中校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè))氫氣在工業(yè)上具有重要的應(yīng)用,從煉鋼到食品無處不在,未來隨著“碳中和”戰(zhàn)略的推進(jìn),氫氣的使用率必將得到進(jìn)一步的提升。
(1)用H2可以將CO2轉(zhuǎn)化為CH4,該過程中涉及的反應(yīng)如下。
①CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1=+41kJ?mol-1
②CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) △H2=-205kJ?mol-1
③CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g) △H3=-131kJ?mol-1
④C(s)+2H2O(g)CH4(g)+CO2(g) △H4=-25kJ?mol-1
則反應(yīng)CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)的△H=_____,反應(yīng)③、④的存在會(huì)導(dǎo)致甲烷的產(chǎn)率_____(填“增大”“減小”或“不變”)。
(2)微觀動(dòng)力學(xué)研究表明,在催化劑作用下,反應(yīng)CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)的能量變化如圖所示(吸附在催化劑表面的物質(zhì)用“*”標(biāo)注)。
在該反應(yīng)歷程中,最大的能壘E正=_____eV,請(qǐng)寫出該步驟反應(yīng)的化學(xué)方程式:_____。
(3)在一定條件下,向某2L恒容密閉容器中充入2molCO2、4molH2,發(fā)生反應(yīng)②,測(cè)得反應(yīng)10min時(shí),不同溫度下氫氣的轉(zhuǎn)化率如圖所示。
①a、b、c三點(diǎn)對(duì)應(yīng)的v(CH4)逆由大到小的順序?yàn)開____(用a、b、c表示),請(qǐng)解釋原因:_____;T2溫度下,若起始時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)為3MPa,前10min內(nèi)v(H2)=_____MPa?min-1,該溫度下反應(yīng)的Kp=_____(MPa)-2(保留一位小數(shù),Kp為以分壓表示的平衡常數(shù),分壓=總壓×物質(zhì)的量的分?jǐn)?shù))。
②已知速率方程v正=k正?p4(H2)?p(CO2)、v逆=k逆?p2(H2O)?p(CH4),k正、k逆只與溫度有關(guān)。若T2時(shí),k逆=2(MPa)-2?min-1,則該溫度下k正=_____(MPa)-4?min-1。
(4)科學(xué)家一直研究開發(fā)氫能源,我國(guó)科學(xué)家研發(fā)的循環(huán)制氫和貯氫的新工藝如圖。下列有關(guān)說法正確的是_____(填字母)。
A.ZnFe2O4中Fe為+6價(jià)
B.ZnFe2O4降低了H2O分解的活化能
C.反應(yīng)2中需要不斷地補(bǔ)充ZnO、Fe3O4
D.反應(yīng)3通入氬氣作為保護(hù)氣是因?yàn)闅鍤獾幕瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定
E.貯氫過程可表示為3H2+2Mg2Cu=3MgH2+MgCu2
21.(2023·山東·濰坊一中校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè))環(huán)戊烯()無色液體,主要用作共聚單體、溶劑,也可用于有機(jī)合成。在催化劑作用下,可通過環(huán)戊二烯()選擇性氧化制得,體系中同時(shí)存在如下反應(yīng):
反應(yīng)I:(g)+H2(g)(g)????△H1=-100.3kJ?mol-1
(g)反應(yīng)II:(g)+H2(g)(g)????△H2=-109.4kJ?mol-1
反應(yīng)III:(g)+(g)2(g)????△H3
已知:選擇性=×100%
回答下列問題:
(1)反應(yīng)III_____(“是”或者“不是”)自發(fā)反應(yīng)。
(2)為研究上述反應(yīng)的平衡關(guān)系,在T℃下,向某密閉容器中加入amol環(huán)戊二烯和4molH2,測(cè)得平衡時(shí),容器中環(huán)戊二烯和環(huán)戊烷()的物質(zhì)的量相等,環(huán)戊烯的選擇性為80%,此時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率為_____%,反應(yīng)III以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)表示的平衡常數(shù)Kx3=_____。
(3)為研究不同溫度下催化劑的反應(yīng)活性,保持其他條件不變,測(cè)得在相同時(shí)間內(nèi),上述反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和選擇性與溫度的關(guān)系如圖所示。環(huán)戊二烯氫化制環(huán)戊烯的最佳溫度為_____;30℃以上時(shí),環(huán)戊烯的選擇性降低的可能原因是_____(填字母)。
A.催化劑活性降低???????B.平衡常數(shù)變大???????C.反應(yīng)活化能減小
(4)實(shí)際生產(chǎn)中采用雙環(huán)戊二烯()解聚成環(huán)戊二烯:(g)2(g)????△H>0。若將3mol雙環(huán)戊二烯通入恒容密閉容器中,分別在T1和T2溫度下進(jìn)行反應(yīng)。曲線A表示T2溫度下n(雙環(huán)戊二烯)的變化,曲線B表示T1溫度下n(環(huán)戊二烯)的變化,T2溫度下反應(yīng)到a點(diǎn)恰好達(dá)到平衡。
①曲線B在T1溫度下恰好達(dá)到平衡時(shí)的點(diǎn)的坐標(biāo)為(m,n),則m_____(填“>”、“<”或“=”)2,由圖像計(jì)算n的取值范圍是_____。
②T2溫度下,若某時(shí)刻容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為起始時(shí)的1.5倍,則此時(shí)v(正)_____(填“>”、“<”或“=”)v(逆)。
四、工業(yè)流程題
22.(2023·山東菏澤·統(tǒng)考一模)五氧化二釩廣泛用于冶金、化工等行業(yè),用作合金添加劑、石油精煉用的催化劑等??蒲腥藛T研制了一種從廢釩催化劑中(含有、、、、等)回收釩的工藝,其主要流程如下:
回答下列問題:
(1)濾渣1的主要成分是_______(填化學(xué)式)。
(2)已知有機(jī)萃取劑萃取的能力比萃取的能力強(qiáng)。濾液2中的含釩離子為_______(填化學(xué)式);實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行萃取操作時(shí),需要不時(shí)打開分液漏斗活塞放氣,正確的放氣圖示_______(填標(biāo)號(hào))。
A. B. C.
(3)“酸浸”時(shí),發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_______;“反應(yīng)”時(shí),加入的不宜過量,其原因是_______。
(4)已知溶液中與可相互轉(zhuǎn)化:,且為沉淀,“沉釩”時(shí)通入氨氣的作用是_______。
(5)該工藝流程中,可以循環(huán)使用的物質(zhì)有_______。
23.(2023·山東日照·統(tǒng)考一模)一種從含銀、錸的廢催化劑(含、MgO、、和等)中回收銀和錸的工藝流程如下:
已知:高錸酸()是白色片狀結(jié)晶、微溶于冷水、溶于熱水的一元強(qiáng)酸?;卮鹣铝袉栴}:
(1)“操作I”和“操作II”均需要用到的玻璃儀器有_______;“操作x”選用_______結(jié)晶(填“蒸發(fā)”或“降溫”)。
(2)“氧化浸出”時(shí),錸(Re)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_______;將浸出溫度控制在70℃,其目的除加快反應(yīng)速率和減少反應(yīng)物的分解、揮發(fā)外,還有_______。
(3)用石墨電極進(jìn)行“電沉積銀”,所得沉積液可循環(huán)到_______中使用(填操作單元名稱)。
(4)“氧化浸出”時(shí)有AgCl生成,“還原”時(shí),與AgCl反應(yīng)生成和一種無毒氣體,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______。若生成的AgCl用溶解,則100mL 6 最多能溶解AgCl_______g(保留兩位有效數(shù)字)。已知:)的平衡常數(shù)稱為穩(wěn)定平衡常數(shù),;AgCl的。
24.(2023·山東臨沂·統(tǒng)考一模)鈧是一種稀土金屬元素,在國(guó)防、航天、核能等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。工業(yè)上利用固體廢料“赤泥”(含F(xiàn)eO、Fe2O3、SiO2、Sc2O3、TiO2等)回收Sc2O3的工藝流程如圖。
已知:TiO2難溶于鹽酸;Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38。
回答下列問題:
(1)為提高“酸浸”速率,對(duì)“赤泥”的處理方式為_____;濾渣I的主要成分是_____(填化學(xué)式)。
(2)“氧化”時(shí)加入足量H2O2的目的是______;氧化后溶液中Fe3+濃度為0.001mol?L-1,常溫下“調(diào)pH”時(shí),若控制pH=3,則Fe3+的去除率為______(忽略調(diào)pH前后溶液的體積變化)。
(3)已知25℃時(shí),Kh1(C2O)=a,Kh2(C2O)=b,Ksp[Sc2(C2O4)3]=c?!俺菱偂睍r(shí),發(fā)生反應(yīng):2Sc3++3H2C2O4Sc2(C2O4)3↓+6H+,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=______(用含a、b、c的代數(shù)式表示)。
(4)Sc2(C2O4)3·6H2O在空氣中加熱分解時(shí),隨溫度變化如圖所示。已知:M[Sc2(C2O4)3·6H2O]=462g·mol-1。
250℃時(shí)固體的主要成分是_____(填化學(xué)式);550~850℃時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式為______。
25.(2023·山東·日照一中校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè))我國(guó)冶鉛工藝迅猛發(fā)展,底吹爐煙灰中除含有主金屬鉛外,還含有鋅、鎘(Cd)等有價(jià)金屬元素,一種對(duì)該煙灰中有價(jià)金屬綜合回收工藝研究如下:
已知:Ⅰ.
底吹爐含鎘煙灰的主要化學(xué)成分
質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%
37.40
15.88
2.51
0.15
0.28
0.15
①As元素以砷酸鹽()形式存在;
②Pb元素主要以PbO和PbSO4形式存在,不溶于水;
③Cd元素主要以CdSO4形式存在,CdSO4易溶于水。
Ⅱ.水浸液初始pH=2~3;濾渣①返回冶鉛系統(tǒng);濾渣②主要成分為FeAsO4。
回答下列問題:
(1)為提高“水浸”效率,可以采取的措施有_______(任寫一條)。
(2)為提高鉛和鎘的回收率,需綜合分析浸出率、渣含金屬、渣率。
溫度/℃
浸出率/%
渣含金屬
渣率/℃
25
86.06
65.48
55.48
3.27
1.28
67.69
45
84.19
63.95
54.63
3.69
1.33
68.04
65
85.51
62.45
55.63
3.37
1.38
68.30
85
84.15
65.08
54.70
3.82
1.33
65.90
液固比
浸出率/%
渣含金屬
渣率/℃
1:1
75.22
54.65
51.26
5.29
1.53
74.39
2:1
80.59
58.62
53.98
4.28
1.47
70.66
3:1
85.51
62.45
55.63
3.37
1.38
68.30
4:1
86.82
65.02
57.06
3.14
1.32
66.52
根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選擇合適的液固比和溫度:_______,理由:_______。
(3)“中和除砷”階段主要反應(yīng)的離子方程式為_______。該工序最終需加入試劑①調(diào)節(jié)溶液pH=5,下列最合適的是_______(填序號(hào))。
A.NaOH B.NH3·H2O C.Zn2O D.H2SO4
(4)“電解”過程中陰極的電極反應(yīng)式為_______。
26.(2023·山東菏澤·校考一模)鈧是一種稀土金屬元素,在國(guó)防、航天、核能等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。工業(yè)上利用固體廢料“赤泥”(含F(xiàn)eO、Fe2O3、SiO2、Sc2O3、TiO2等)回收Sc2O3的工藝流程如圖。
已知:TiO2難溶于鹽酸;Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10?38。
回答下列問題:
(1)為提高“酸浸”速率,對(duì)“赤泥”的處理方式為___________;濾渣I的主要成分是___________(填化學(xué)式)。
(2)“氧化”時(shí)加入足量H2O2的目的是___________;氧化后溶液中Fe3+濃度為0.001 mol?L?1,常溫下“調(diào)pH”時(shí),若控制pH=3,則Fe3+的去除率為___________(忽略調(diào)pH前后溶液的體積變化)。
(3)已知25℃時(shí),Kh1(C2O)=a,Kh2(C2O)=b,Ksp[Sc2(C2O4)3]=c?!俺菱偂睍r(shí),發(fā)生反應(yīng):2Sc3++3H2C2O4Sc2(C2O4)3↓+6H+,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=___________(用含a、b、c的代數(shù)式表示)。
(4)Sc2(C2O4)3·6H2O在空氣中加熱至550℃時(shí)生成Sc2O3、CO2和H2O,寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式___________。
參考答案:
1.C
【分析】根據(jù)反應(yīng)機(jī)理圖示,是反應(yīng)物,是生成物,其余為中間產(chǎn)物。
【詳解】A.根據(jù)反應(yīng)③,X為,是生成物,A錯(cuò)誤;
B.根據(jù)反應(yīng)③④,涉及的中間產(chǎn)物中Fe元素化合價(jià)相同,B錯(cuò)誤;
C.是催化劑,增加的量時(shí),實(shí)質(zhì)是增加的量,催化劑只改變反應(yīng)速率,不改變反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率,C正確;
D.反應(yīng)③顯示其是制備過程的副反應(yīng),會(huì)生成X(乙醇),因此每消耗1molN2O,制備不了0.5molCH3CHO,D錯(cuò)誤;
故選C。
2.C
【詳解】A.溫度升高,反應(yīng)速率均增大即H2S分解的正,逆反應(yīng)速率均增大,故A正確;
B.900℃,ts后達(dá)平衡,硫化氫的轉(zhuǎn)化率為50%,則氫氣的壓強(qiáng)為0.5pkPa,則H2的平均生成速率為,故B正確;
C.根據(jù)圖中曲線分析,升高溫度,硫化氫的轉(zhuǎn)化率增大,因此該反應(yīng)是吸熱反應(yīng),則正反應(yīng)的活化能大于逆反應(yīng)的活化能,而加入Al2O3催化劑使正反應(yīng)和逆反應(yīng)活化能都降低,但正反應(yīng)的活化能仍大于逆反應(yīng)的活化能,故C錯(cuò)誤;
D.催化劑需要適宜溫度,在1100℃,曲線II、III重合,說明Al2O3催化劑可能幾乎失去活性,故D正確。
綜上所述,答案為C。
3.C
【分析】步驟①加水溶解溶液含F(xiàn)e3+,步驟②Fe3+與結(jié)合生成,步驟③發(fā)生平衡轉(zhuǎn)化為;
【詳解】A.為淺紫色,但溶液I卻呈黃色,原因可能是Fe3+發(fā)生水解生成紅褐色Fe(OH)3,與淺紫色形成混合體系,使溶液呈黃色,A正確;
B.加入NaF后溶液II由紅色變?yōu)闊o色,說明轉(zhuǎn)變?yōu)?,反?yīng)更易生成,說明與的配位能力強(qiáng)于,B正確;
C.為了觀察到淺紫色,需要除去紅褐色,即抑制鐵離子的水解,所以可向溶液中加稀硝酸,加稀鹽酸會(huì)生成黃色的,C錯(cuò)誤;
D.向溶液III中加入足量的KSCN固體,可使平衡的Q>,平衡正向移動(dòng),溶液可能再次變?yōu)榧t色,D正確;
故選C。
4.C
【詳解】A.由題干信息可知,鉻與鋁性質(zhì)相似,但活潑性比鋁弱,故可用鋁熱反應(yīng)制備鉻,原理為:2Al+Cr2O3Al2O3+2Cr,A正確;
B.由題干信息可知,鉻與鋁性質(zhì)相似,已知常溫下鋁在濃硝酸、濃硫酸中發(fā)生鈍化,故常溫下鉻在濃硝酸中發(fā)生鈍化,B正確;
C.由題干信息可知,鉻與鋁性質(zhì)相似,故蒸發(fā)CrCl3溶液時(shí)由于CrCl3水解得到Cr(OH)3和HCl,HCl易揮發(fā),促進(jìn)水解正向進(jìn)行,故直接蒸發(fā)CrCl3溶液不能制備無水CrCl3,C錯(cuò)誤;
D.已知堿性條件下,Cr(Ⅲ)可被氧化為Cr(Ⅵ),由+H2O2+2H+可知,則其氧化產(chǎn)物為,D正確;
故答案為:C。
5.C
【詳解】A.加入的NaOH與反應(yīng)(ⅱ)電離產(chǎn)生的發(fā)生反應(yīng),促使兩個(gè)平衡不斷右移,最終生成,反應(yīng)的離子方程式為,A正確;
B.當(dāng)溶液pH=8.8時(shí),,經(jīng)計(jì)算可知,
溶液中,Cr原子總濃度為,根據(jù)Cr原子守恒得
,轉(zhuǎn)化可得,B正確;
C.根據(jù)題給信息可知溶液顯酸性,,溫度一定時(shí)均為定值,稀釋溶液時(shí)減小,增大,C錯(cuò)誤;
D.由圖可知,當(dāng)溶液pH=9.0時(shí),,因此可忽略溶液中的,即,
反應(yīng)(ⅱ)的平衡常數(shù),聯(lián)立兩個(gè)方程可
得,D正確;
故選C。
6.AB
【分析】方鉛礦(主要成分為PbS,含有FeS2等雜質(zhì))和MnO2中加入鹽酸浸取,鹽酸與MnO2、PbS反應(yīng)生成PbCl2和S,MnO2被還原為Mn2+,加入的NaCl可促進(jìn)反應(yīng)PbCl2(s)+2Cl-(aq)(aq)平衡正向移動(dòng),使更多的Pb元素存在于溶液中,加入MnO調(diào)節(jié)溶液pH,使鐵離子轉(zhuǎn)化成氫氧化鐵沉淀除去,然后過濾得到濾渣2為氫氧化鐵沉淀,PbCl2難溶于冷水,將濾液冷水沉降過濾得到PbCl2晶體,之后加入稀硫酸發(fā)生沉淀轉(zhuǎn)化,生成硫酸鉛晶體,濾液a中主要成分為HCl。
【詳解】A.浸取時(shí)鹽酸與MnO2、PbS反應(yīng)生成PbCl2和S,MnO2被還原為Mn2+,加入的NaCl可促進(jìn)反應(yīng)PbCl2(s)+2Cl-(aq)(aq)平衡正向移動(dòng),使更多的Pb元素存在于溶液中,離子方程式為MnO2+PbS+4H++4Cl-=+S+Mn2++2H2O,A錯(cuò)誤;
B.PbCl2(s)+2Cl-(aq) (aq)ΔH>0,加入冰水溫度降低,化學(xué)平衡逆向移動(dòng),有利于PbCl2沉淀更完全,B錯(cuò)誤;
C.濾液a中主要成分為HCl,經(jīng)處理后可返回浸取工藝循環(huán)利用,C正確;
D.沉淀轉(zhuǎn)化的方程式為PbCl2(s)+(aq)PbSO4(s)+2Cl-(aq),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=,沉淀轉(zhuǎn)化后c(Cl-)=10mol/L,則沉淀轉(zhuǎn)化后溶液中c()為0.08mol/L,反應(yīng)生成的PbSO4為5mol,則初始的H2SO4的物質(zhì)的量至少為5.08mol,濃度不得低于5.08mol/L,D正確;
故答案選AB。
7.(1)???? ???? 0.01
(2)B
(3)???? ????
(4)???? 升高溫度???? 反應(yīng)III為吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡正向移動(dòng),副產(chǎn)物增多,丙烯的選擇性降低
【詳解】(1)已知:
反應(yīng)I:??
反應(yīng)II:??
由蓋斯定律可知,I+II得:,反應(yīng)的焓變等于反應(yīng)物的鍵能和減去生成物的鍵能和,由圖表數(shù)據(jù)可知,;
分析表中數(shù)據(jù):要合成得到更多的丙烯,應(yīng)控制甲醇的最佳分壓為0.01MPa,此時(shí)丙烯的選擇性最高,而副產(chǎn)物乙烯的選擇性最低;
(2)溫度為500K時(shí),在密閉反應(yīng)器中加入2mol ,若只發(fā)生反應(yīng)Ⅰ,由于反應(yīng)為可逆反應(yīng)不可能進(jìn)行完全,則體系中的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)小于;已知:,溫度為500K時(shí),,;假設(shè)某一時(shí)刻,甲醇、甲醚、水的物質(zhì)的量相等,此時(shí)體系中的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為,則,反應(yīng)正向移動(dòng),故平衡是體系中的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)大于;故選B;
(3)在恒容密閉容器中通入甲醇,初始?jí)簭?qiáng)為,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)壓強(qiáng)為;“兩步法”中,反應(yīng)I為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),反應(yīng)II為氣體分子數(shù)增加1的反應(yīng),則總壓強(qiáng)的變化是由反應(yīng)II引起的,根據(jù)化學(xué)方程式II體現(xiàn)的關(guān)系可知,平衡混合體系中,丙烯的分液為,體積分?jǐn)?shù)為;若平衡時(shí)甲醇的轉(zhuǎn)化率為60%,則反應(yīng)甲醇0.6、平衡是甲醇0.4;平衡時(shí)丙烯;則反應(yīng)II生成水2、消耗甲醚,反應(yīng)I消耗甲醇[0.6-]=(0.8-0.5)、生成甲醚(0.8-0.5)、水(0.8-0.5),故平衡時(shí)甲醚為(0.8-0.5)-=(1.8-1.5)、水為2+(0.8-0.5)=(1.5-1.2),故反應(yīng)II(OTP)的平衡常數(shù);
(4)要提高丙烯的選擇性,可采取的措施是適當(dāng)升高溫度;當(dāng)溫度高于285℃后,丙烯的選擇性降低,其原因是反應(yīng)III為吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡正向移動(dòng),副產(chǎn)物增多,丙烯的選擇性降低。
8.(1)
(2)???? >???? 含量先增大后減少
(3)???? 。
(3)①活化能越小,反應(yīng)速率越快,則反應(yīng)I與反應(yīng)II的活化能:1.5,當(dāng)容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為起始時(shí)的1.5倍時(shí),反應(yīng)正向進(jìn)行,即v(正)>v(逆);故答案為:>。
22.(1)SiO2
(2)???? ???? C
(3)???? ???? 過量的將氧化,影響萃取,造成損失
(4)使正向移動(dòng),將轉(zhuǎn)化為,同時(shí)增大濃度,使逆向移動(dòng)使NH4VO3盡可能沉淀析出
(5)有機(jī)物(有機(jī)萃取劑)、NH3和H2O
【分析】從廢釩催化劑中回收,由流程可知,“酸浸”時(shí)轉(zhuǎn)化為,轉(zhuǎn)成VO2+,F(xiàn)eSO4可使轉(zhuǎn)化為VO2+,氧化鐵、氧化鋁均轉(zhuǎn)化為金屬陽離子,只有SiO2不溶,則過濾得到的濾渣1為SiO2,濾液中加過氧化氫將Fe2+氧化,再加KOH時(shí),鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀,同時(shí)中和硫酸,過濾得到的濾渣2為Fe(OH)3、Al(OH)3,濾液2萃取、分液,水相中蒸發(fā)結(jié)晶分離出硫酸鉀,有機(jī)相1反萃取分離出有機(jī)萃取劑,水相含VO2+,氧化時(shí)發(fā)生3H2O+ClO+6VO2+=6+Cl?+6H+,溶液中與可相互轉(zhuǎn)化:+H2O+2H+,“沉釩”得到偏釩酸銨(NH4VO3)沉淀,“煅燒”時(shí)分解生成V2O5,以此來解答。
【詳解】(1)據(jù)分析可知,渣1的主要成分是SiO2,故答案為SiO2。
(2)已知有機(jī)萃取劑萃取的能力比萃取的能力強(qiáng),且根據(jù)流程分析可知,濾液2中的含釩離子為;分液漏斗活塞放氣時(shí)從下口放棄,所以正確的放氣圖示為C,故答案為;C。
(3)“酸浸”時(shí)轉(zhuǎn)成VO2+,發(fā)生反應(yīng)的離子反應(yīng)為;“反應(yīng)”時(shí),加入的不宜過量,過量的將氧化,影響萃取,造成損失;故答案為;過量的將氧化,影響萃取,造成損失。
(4)溶液中存在平衡,通入氨氣,使溶液中OH?濃度增大,消耗了H+,該平衡正移,從而使盡可能都轉(zhuǎn)化為,另外溶液中存在平衡,通入氨氣,使溶液中濃度增大,該平衡逆移,從而使NH4VO3盡可能沉淀析出,則目的為使正向移動(dòng),將轉(zhuǎn)化為,故答案為使正向移動(dòng),將轉(zhuǎn)化為,同時(shí)增大濃度,使逆向移動(dòng)使NH4VO3盡可能沉淀析出。
(5)NH3和H2O可循環(huán)使用,“萃取”和“反萃取”時(shí),有機(jī)萃取劑也可循環(huán)使用,可以循環(huán)使用的物質(zhì)有有機(jī)物(有機(jī)萃取劑)、NH3和H2O,故答案為有機(jī)物(有機(jī)萃取劑)、NH3和H2O。
【點(diǎn)睛】本題考查物質(zhì)的分離提純實(shí)驗(yàn),為高頻考點(diǎn),把握制備流程、發(fā)生的反應(yīng)、物質(zhì)的性質(zhì)為解答的關(guān)鍵,側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾?,注意元素化合物知識(shí)與實(shí)驗(yàn)的結(jié)合,題目難度中等。
23.(1)???? 分液漏斗和燒杯???? 降溫
(2)???? 2Re+7H2O2=2ReO+6H2O+2H+???? 溶解高錸酸
(3)酸溶
(4)???? 4AgC1+5=4Ag↓+N2↑+4+5H2O???? 7.18g
【分析】含銀、錸的廢催化劑(含、MgO、、和等),稀鹽酸條件下雙氧水溶解廢催化劑中的錸生成高錸酸,、、MgO和Fe2O3也被溶解轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)價(jià)態(tài)的金屬陽離子進(jìn)入浸液,用樹脂進(jìn)行萃取分液分離金屬離子和高錸酸,再用氨水萃取獲得高錸酸銨。Ag和SiO2為浸渣,加入還原獲得銀,酸溶后分離二氧化硅,再經(jīng)過電沉積后獲得Ag,副產(chǎn)物中含有稀硝酸,可重復(fù)使用。
【詳解】(1)“操作I”和“操作II”是萃取分液,需用到的玻璃儀器是分液漏斗和燒杯;銨鹽受熱容易分解,故“操作x”選用降溫結(jié)晶;
(2)“氧化浸出”時(shí),錸(Re)被雙氧水氧化生成高錸酸,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Re+7H2O2=2ReO+6H2O+2H+;高錸酸()是白色片狀結(jié)晶、微溶于冷水、溶于熱水的一元強(qiáng)酸。將浸出溫度控制在70℃,其目的除加快反應(yīng)速率和減少反應(yīng)物的分解、揮發(fā)外,還有使高錸酸溶解的目的;
(3)濾液主要含硝酸銀,通過電解得純銀,副產(chǎn)物中含有稀硝酸,可重復(fù)使用到酸溶過程;
(4)“還原”時(shí),與AgCl反應(yīng)生成和一種無毒氣體氮?dú)?,該反?yīng)的化學(xué)方程式為4AgC1+5=4Ag↓+N2↑+4+5H2O;
已知:①) ;
②AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)??;
①+②可得AgCl(s)+2NH3(aq)[Ag(NH3)2]+(aq)+Cl-(aq) 。設(shè)100mL 6 最多能溶解AgCl的物質(zhì)的量為nmol;
????
n(AgCl)=0.05mol,m(AgCl)=0.05mol143.5g/mol7.18g。
24.(1)???? 將“赤泥”粉碎???? SiO2、TiO2
(2)???? 將Fe2+氧化為Fe3+便于后續(xù)調(diào)節(jié)pH來除去Fe3+???? 99%
(3)
(4)???? Sc2(C2O4)3·H2O???? 2Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2
【分析】本工藝流程題是從固體廢料“赤泥”里回收Sc2O3,由題干流程圖結(jié)合題干已知信息可知,“熔煉” 時(shí)主要是將Fe2O3、SiO2分別還原為Fe和Si,并將大部分Fe和Si轉(zhuǎn)化為熔融物分離出來,則固體為Sc2O3、TiO2和少量的Fe、S等,加入鹽酸后將Fe轉(zhuǎn)化為 Fe2+、Sc2O3轉(zhuǎn)化為Sc3+、過濾的濾渣主要成分為TiO2、S和C,濾液中加入H2O2將Fe2+氧化為Fe3+便于后續(xù)調(diào)節(jié)pH來除去Fe3+,過濾得固體沉淀物為Fe(OH)3沉淀,向?yàn)V液中加入草酸,得到草酸鈧晶體,過濾洗滌干燥后,在空氣中加熱可得Sc2O3固體,據(jù)此分析解題。
【詳解】(1)將“赤泥”粉碎,可增大其與酸的接觸面積,加快化學(xué)反應(yīng)速率,故“酸浸”前對(duì)“赤泥”的處理方式為將“赤泥”粉碎;“赤泥”含有Fe2O3、SiO2、Sc2O3、TiO2等,用鹽酸酸浸時(shí),SiO2、TiO2難溶于鹽酸,故濾渣1的主要成分為SiO2、TiO2;
(2)由分析可知,氧化時(shí),加入H2O2將Fe2+氧化為Fe3+便于后續(xù)調(diào)節(jié)pH來除去Fe3+;當(dāng)pH=3時(shí),溶液中氫氧根離子的濃度=10-11mol/L,此時(shí)三價(jià)鐵的濃度=,則Fe3+的去除率=;
(3)已知25℃時(shí),Kh1(C2O)=a,Kh2(C2O)=b,Ksp[Sc2(C2O4)3]=c,則反應(yīng)2Sc3++3H2C2O4=Sc2(C2O4)3+6H+的平衡常數(shù)K=;
(4)設(shè)有1mol草酸鈧晶體(462g)在空氣中受熱,250℃時(shí),剩余固體質(zhì)量為462g′80.5%=371.91g,失水重量為462g-371.91g=90.09g≈90g,即250℃時(shí),1mol晶體失去5mol水,則此時(shí)晶體的主要成分是Sc2(C2O4)3·H2O;550℃時(shí),剩余固體質(zhì)量為462g′76.6%=353.89g,相比于250℃時(shí)的剩余固體質(zhì)量,250~550℃,失水重量為371.91g-353.89g=18.02g≈18g,則250~550℃,1mol Sc2(C2O4)3·H2O失去1mol水變?yōu)?mol Sc2(C2O4)3;850℃時(shí),剩余固體質(zhì)量為462g′29.8%=137.68g≈138g,由于M(Sc2O3)=138g/mol,故可知550~850℃,1mol Sc2(C2O4)3分解產(chǎn)生1mol Sc2O3,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2。
25.(1)適當(dāng)提高溫度,攪拌
(2)???? 3:1、25 ℃???? 液固比為3:1時(shí)鎘的浸出率比較高,同時(shí)渣率較高、且渣含金屬中鉛的含量較高;溫度變化對(duì)回收率影響不大,常溫浸出有利于節(jié)約能源
(3)???? ???? C
(4)=
【分析】由已知I可知,氧化鋅煙灰經(jīng)水浸、過濾,濾渣是PbO和PbSO4,濾液中含鋅、銅、鎘、砷元素;經(jīng)過中和除砷,,砷元素轉(zhuǎn)化為沉淀除去,同時(shí)也將銅元素轉(zhuǎn)化為氫氧化銅沉淀除去;過濾后加入鋅粉還原,可將鎘元素分別轉(zhuǎn)化為高品位海綿鎘和低品位海綿鎘,濾液主要含有 ,電解可生成高純度鋅。
【詳解】(1)可以通過適當(dāng)提高溫度、攪拌等操作提高“水浸”效率。
(2)渣含金屬與渣率的乘積即為渣中所含金屬的量,據(jù)信息Ⅱ可知鉛元素以濾渣的形式回收,即鉛的浸出率要低,渣含金屬與渣率的乘積要高,據(jù)流程中物質(zhì)流向分析,鎘要進(jìn)入溶液,故其浸出率要高。溫度變化對(duì)二者回收率影響不大,考慮能源節(jié)約,選擇常溫(25 ℃);由幾組液固比對(duì)比可知液固比由3:1改為4:1,Cd的浸出率增加很小,Pd的渣含金屬與渣率的乘積相差也很小,故選液固比3:1。
(3)由信息Ⅱ知,濾渣②的主要成分為FeAsO4,“中和除砷”階段溶液顯酸性,反應(yīng)的離子方程式為,為不引入雜質(zhì)選擇試劑ZnO來調(diào)節(jié)溶液pH。
(4)“電解”制鋅時(shí),鋅離子得電子生成Zn,故陰極的電極反應(yīng)式:=。
26.(1)???? 將“赤泥”粉碎???? SiO2、TiO2
(2)???? 將Fe2+氧化為Fe3+便于后續(xù)調(diào)節(jié)pH來除去Fe3+???? 99%
(3)
(4)2Sc2(C2O4)3·6H2O+3O22Sc2O3+12CO2+12H2O
【分析】“赤泥”含有FeO、Fe2O3、SiO2、Sc2O3、TiO2等,用鹽酸酸浸時(shí),SiO2、TiO2難溶于鹽酸,F(xiàn)eO、Fe2O3、Sc2O3與鹽酸反應(yīng)生成 Fe2+、Fe3+、Sc3+,過濾的濾渣主要成分為SiO2、TiO2,濾液中加入H2O2將Fe2+氧化為Fe3+便于后續(xù)調(diào)節(jié)pH來除去Fe3+,加氨水調(diào)節(jié)pH值沉淀鐵離子,過濾得固體沉淀物為Fe(OH)3沉淀,向?yàn)V液中加入草酸,得到草酸鈧晶體,過濾洗滌干燥后,在空氣中加熱可得Sc2O3固體。
【詳解】(1)將“赤泥”粉碎,可增大其與酸的接觸面積,加快化學(xué)反應(yīng)速率,故“酸浸”前對(duì)“赤泥”的處理方式為將“赤泥”粉碎;“赤泥”含有FeO、Fe2O3、SiO2、Sc2O3、TiO2等,用鹽酸酸浸時(shí),SiO2、TiO2難溶于鹽酸,故濾渣1的主要成分為SiO2、TiO2;故答案為:將“赤泥”粉碎;SiO2、TiO2。
(2)由分析可知,氧化時(shí),加入H2O2將Fe2+氧化為Fe3+便于后續(xù)調(diào)節(jié)pH來除去Fe3+;當(dāng)pH=3時(shí),溶液中氫氧根離子的濃度c(OH-)=10?11 mol?L?1,此時(shí)三價(jià)鐵的濃度為,則Fe3+的去除率為;故答案為:將Fe2+氧化為Fe3+便于后續(xù)調(diào)節(jié)pH來除去Fe3+;99%。
(3)已知25℃時(shí),Kh1(C2O)=a,Kh2(C2O)=b,Ksp[Sc2(C2O4)3]=c,則反應(yīng)2Sc3++3H2C2O4=Sc2(C2O4)3+6H+的平衡常數(shù);故答案為:。
(4)Sc2(C2O4)3·6H2O在空氣中加熱至550℃時(shí)生成Sc2O3、CO2和H2O,草酸根被氧化為二氧化碳,說明氧氣參與反應(yīng),則反應(yīng)的化學(xué)方程式2Sc2(C2O4)3·6H2O+3O22Sc2O3+12CO2+12H2O;故答案為:2Sc2(C2O4)3·6H2O+3O22Sc2O3+12CO2+12H2O。
這是一份近年(22-23)北京高考化學(xué)模擬題-化學(xué)平衡匯編,共11頁。
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