56.【化学—选修化学与技术】工业上对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如下图所示。
(1) 电解饱和食盐水常用离子膜电解槽和隔膜电解槽。离子膜和隔膜均允许通过的分子或离子是________。电解槽中的阳极材料为__________。
(2) 本工艺流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg(OH)2,能否按Br2、Mg(OH)2、CaSO4顺序制备?_____(填“能”或“否”),原因是___________________________________。
(3) 溴单质在四氧化碳中的溶解度比在水中大得多,四氧化碳与水不互溶,故可用于萃取溴,但在上述工艺中却不用四氯化碳,原因是____________________________。
(4) 工业上电解饱和食盐水能制取多种化工原料,其中部分原料可用于制备多晶硅。多晶硅主要采用SiHCl3还原工艺生产,其副产物SiCl4的综合利用受到广泛关注。
①SiCl4可制气相白炭黑(与光导纤维主要原料相同),方法为高温下SiCl4与H2和O2反应,产物有两种,化学方程式为________________________________________。
②SiCl4可转化为SiHCl3而循环使用。一定条件下,在20 L恒容密闭容器中的反应:3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl3(g)达平衡后,H2和SiHCl3物质的量浓度分别为0.140 mol/L和0.020 mol/L,若H2全部来源于离子交换膜法的电解产物,理论上需消耗纯NaCl的质量为___________kg。
3.酸雨形成的示意图如右图。下列说法中,不正确的是
9.为有效控制雾霾,各地积极采取措施改善大气质量,研究并有效控制空气中的氮氧化物、碳氧化物含量显得尤为重要。
Ⅰ.氮氧化物研究
(1)一定条件下,将2molNO与2molO2置于恒容密闭容器中发生反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g),下列各项能说明反应达到平衡状态的是 。
a.体系压强保持不变
b.混合气体颜色保持不变
c.NO和O2的物质的量之比保持不变
d.每消耗1 molO2同时生成2 molNO2
(2)汽车内燃机工作时会引起N2和O2的反应:N2 + O22NO,是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。
(3)在T(1)T2温度下,一定量的NO发生分解反应时N2的体积分数随时间变化如图所示,根据图像判断反应N2(g) + O2(g)2NO(g)的△H________0(填“>”或“<”)。
(3)NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。汽车发动机工作时会引发N2和O2反应,其能量变化如图所示:
写出该反应的热化学方程式:_______________________________________________。
Ⅱ.碳氧化物研究
(1) 在体积可变(活塞与容器之间的摩擦力忽略不计)的密闭容器如图所示,现将3molH2和2molCO放入容器中,移动活塞至体积V为2L,用铆钉固定在A、B点,发生合成甲醇的反应如下:
测定不同条件、不同时间段内的CO的转化率,得到如下数据:
①根据上表数据,请比较T1_________T2(选填“>”、“<”或“=”);T2℃下,第30min 时,a1=________,该温度下的化学平衡常数为_________。
②T2℃下,第40min时,拔去铆钉(容器密封性良好)后,活塞没有发生移动,再向容器中通人6molCO,此时v(正)_____ v(逆)(选填“>”、“<”或“=”),判断的理由是__________。
(2) 一定条件下可用甲醇与CO反应生成醋酸消除CO污染。常温下,将amol/L的醋酸与b mol/L Ba(OH)2溶液等体积混合,充分反应后,溶液中存在,则该混合溶液中醋酸的电离常数Ka=______________________(用含a和b的代数式表示)。
3.根据表中信息判断,下列选项正确的是( )
(1)阳离子(或Na+) 钛(或石墨)
(2)否 如果先沉淀氢氧化镁,则沉淀中会夹杂有硫酸钙沉淀,产品不纯净。
(3)四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投资大;经济效益低、环境污染严重。
(4)①SiCl4+2H2+O2SiO2+4HCl ;②0.35
(1)电解饱和食盐水,电解槽离子膜或隔膜,允许阳离子(或Na+)和水分子通过,不允许阴离子通过;阳极生成氯气,用石墨做电极;故答案为:阳离子(或Na+)和水分子;石墨;
(2)工艺流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg(OH)2,不能沉淀Mg(OH)2,硫酸钙为微溶物,如果先沉淀Mg(OH)2,则沉淀中会夹杂有CaSO4沉淀,使产品不纯.故答案为:否;如果先沉淀Mg(OH)2,则沉淀中会夹杂有CaSO4沉淀,产品不纯;
(3)因为溴单质在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多,而且四氯化碳与水不互溶,因此可用于萃取,但也有缺点,如四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投资大;经济效益低、环境污染严重。故答案为:四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投资大;经济效益低、环境污染严重。
(4)①SiCl4与H2和O2反应,产物有两种,光导纤维的主要成分是SiO2,H、Cl元素必在另一产物中,H、Cl元素结合成HCl,然后配平即可。
发生的化学方程式为:SiCl4+2H2+O2SiO2+4HCl;
②由 3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl
(1)电解饱和食盐水水时为了提高产率,通常将中间加入离子膜,只允许阳离子和水分子通过,电解饱和食盐水时两极都可以用石墨做电极;
(2)硫酸钙属于微溶物,可以先使其沉淀下来,在沉淀镁离子,若先沉淀镁离子,则会有部分硫酸钙掺杂在氢氧化镁中,使固体不纯;
(3)四氯化碳萃取溴,有优点也有缺点,优点是溴单质在四氯化碳中的溶解度大,四氯化碳与水不互溶,缺点是四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投资大;经济效益低、环境污染严重.等知识点来解题.
(4)①SiCl4与H2和O2反应,产物有两种,光导纤维的主要成分是SiO2,H、Cl元素必在另一产物中,H、Cl元素结合成HCl,然后配平即可;
②利用三段分析法,根据平衡时H2与SiHCl3物质的量浓度,求出的起始物质的量,再根据2NaCl+2H2OCl2↑+H2↑+2NaOH,求出理论上消耗纯NaCl的质量;
化学平衡的计算;