1、简答题 (10分)工业上以黄铁矿为原料生产硫酸主要分为三个阶段进行,即煅烧、催化氧化、吸收。请回答下列个问题:
(1)煅烧黄铁矿形成的炉气必须经除尘、洗涤、干燥后进入?(填设备名称)
(2)催化氧化阶段反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g);△H<0,550 ℃时,SO2转化为SO3的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。
理论上要提高SO2的转化率,反应的条件应是?温 、高压(填“高”、“低”、或“常” ),但通常情况下工业生产中采用常压的原因是?。
将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于5 L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10 M Pa。该反应的平衡常数等于?。
(3)为循环利用催化剂,科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺,回收率达91.7%以上。已知废钒催化剂中含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣。查阅资料知:VOSO4可溶于水,V2O5难溶于水,NH4VO3难溶于水。该工艺的流程如下图。
则:反应①②③④中属于氧化还原反应的是?(填数字序号),反应③的离子方程式为?。该工艺中反应③的沉淀率(又称沉矾率)是回收钒的关键之一,沉钒率的高低除受溶液pH影响外,还需要控制氯化铵系数(NH4Cl加入质量与料液中V2O5的质量比)和温度。根据下图试建议控制氯化铵系数和温度:?、?。
参考答案:(1)接触室?(2)低?使用常压SO2就可以达到较高的转化率。?(3) 400mol2/L2 .?
(4)①②?NH4+ + VO3-==NH4VO3↓ ?4和80℃。
本题解析:(1)煅烧黄铁矿形成的炉气是在接触室中进行催化氧化实验的。在SO2氧化的过程中杂质有些可能是少量的也会引起催化剂中毒,所以必须经除尘、洗涤、干燥后进入接触室。(2)由于反应2SO2(g) +O2(g) 2SO3(g);△H<0的正反应为放热反应。所以为了提高原料的利用率,反应应该在低温下进行。该反应的正反应为气体体积减小的反应。增大压强能使平衡正向移动,反应物的转化率提高,但是由于增大压强对设备需要承受压强的要求提高,需要的动力也增大,这就需要增大投入,但是制取的物质收益甚微,相对来说,不划算。而且在使用常压SO2就可以达到较高的转化率。在反应开始时c (SO2)=0.4mol/L;c(O2)=0.2mol/L。由于反应达平衡后,体系总压强为0.10 M Pa,此时SO2的平衡转化率为0.8.则平衡时c (SO2)=0.08mol/L;c(O2)=0.04mol/L;c (SO3)=0.32mol/L;因此该反应的化学平衡常数K=(3)在废钒催化剂中主要含VOSO4、V2O5,经过粉碎、水浸、过滤得到的滤渣中含有V2O5。向其中加入Na2SO3、H2SO4,经过氧化还原反应,V2O5变为可溶于水的VOSO4,留在滤液中。向滤液中加入KClO3,发生氧化反应反应,得到(VO2)2SO4。在(VO2)2SO4、VO3—、NH4VO3及V2O5中V的化合价都是+5价,化合价不变,所以是非氧化还原反应。因此反应①②③④中属于氧化还原反应的是①②?其中反应③的离子方程式为NH4+ + VO3-=NH4VO3↓ 。根据题目提供的图像可知:控制氯化铵系数是4;温度为80℃ 。这时沉钒率最高。
本题难度:一般
2、选择题 下列离子方程式书写正确的是( )
A.铜跟硝酸银溶液反应:Cu+Ag+=Cu2++Ag
B.硫酸与氢氧化钡溶液反应:H++SO42-+Ba2++OH-=BaSO4↓+H2O
C.碳酸钙与盐酸反应:CO32-+2H+=CO2↑+H2O
D.澄清石灰水中加入碳酸钠溶液:Ca2++CO32-═CaCO3↓
参考答案:A、铜跟硝酸银溶液反应离子方程式为:Cu+2Ag+=Cu2++2Ag,故A错误;
B、硫酸与氢氧化钡溶液反应离子方程式为:2H++SO42-+Ba2++2OH-=BaSO4↓+2H2O,故B错误;
C、碳酸钙与盐酸反应离子方程式:CaCO3+2H+=CO2↑+H2O+Ca2+;故C错误;
D、澄清石灰水中加入碳酸钠溶液反应生成碳酸钙和氢氧化钠,反应离子方程式为:Ca2++CO32-═CaCO3↓,故D正确;
故选D.
本题解析:
本题难度:简单
3、选择题 离子方程式Ba2++SO42-=BaSO4↓表示的是(?)
A.氢氧化钡与可溶性硫酸盐溶液之间的反应
B.氢氧化钡和硫酸的反应
C.可溶性钡盐和可溶性硫酸盐溶液之间的反应
D.硫酸和钡盐只生成BaSO4沉淀的反应
参考答案:C
本题解析:Ba2+来自于可溶性的钡盐溶液,SO42-来自于可溶性硫酸盐溶液。
本题难度:简单
4、选择题 下列表示对应化学反应的离子方程式正确的是
A.氯气通入水中:Cl2 + H2O 2H+ + Cl-+ClO-
B.氢氧化铁胶体中加入HI溶液:Fe(OH)3 + 3H+ = Fe3+ + 3H2O
C.NaAlO2溶液中通入过量CO2:2AlO2-+ CO2 + 3H2O = 2Al(OH)3↓+ CO32-
D.用稀硝酸除去试管内壁银:3Ag+ 4H+ + NO3- = 3Ag+ + NO↑ +2H2O
参考答案:D
本题解析:A、次氯酸为弱酸,写化学式,错误;B、碘离子把Fe3+还原为亚铁离子,错误;C、过量的CO2应生成HCO3-,错误;D、正确。
本题难度:一般
5、填空题 无机化合物可根据其组成和性质进行分类:
无机化合物
盐碱酸氧化物氢化物…
(1)上述所示的物质分类方法名称是?.
(2)以Na、K、H、O、S、N中任两种或三种元素组成合适的物质,分别填在下表中②③⑥后面.(各空填写一个化学式即可)
物质类别 | 酸 | 碱 | 盐 | 氧化物 | 氢化物 化学式 ①HCl ②? ③? ④Ba(OH)2 ⑤Na2CO3 ⑥? ⑦CO2 ⑧Na2O ⑨NH3 ⑩H2O
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(3)写出⑦转化为⑤的化学方程式:?.
(4)写出①与③反应的离子方程式:?.
(5)写出②与⑧反应的离子方程式:?.
参考答案:
本题解析:
本题难度:一般