【題目】鉛蓄電池有廣泛的應用,由方鉛礦(PbS)制備鉛蓄電池電極材料(PbO2)的方法如下:

査閱資料:①PbCl2(s)+2Cl-(aq) PbCl42-(aq) △H>0

②Fe3+、Pb2+以氫氧化物形式開始沉淀時的PH值分別為1.9、7.0

③不同溫度和濃度的食鹽溶液中PbCl2的溶解度(g L-1):

20

40

60

100

180

260

300

13

3

1

0

0

3

9

13

50

8

4

3

5

10

21

35

100

17

11

12

15

30

65

95

(1)步驟I中FeCl3溶液與PbS反應生成PbCl2和S的化學方程式為__________________;

加入鹽酸控制pH小于1.0的原因是________。

(2)步驟II中浸泡溶解時采用95℃和飽和食鹽水的目的分別是____________、_____________

(3)步驟III中將濾液B蒸發(fā)濃縮后再用冰水浴的原因是__________(請用平衡移動原理解釋)。

(4)步驟IV需用溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為20%、密度為1.22 g·cm-3的硫酸溶液,現(xiàn)用溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為98.3%、密度為1.84 g·cm-3的濃硫酸配制,需用到的玻璃儀器有___________ (填相應的字母)。

A.燒杯 B.量筒 C.容量瓶 D.錐形瓶 E.玻璃棒 F.膠頭滴管

(5)用鉛蓄電池為電源,采用電解法分開處理含有Cr2O72-及含有NO2-的酸性廢水(最終Cr2O72-轉(zhuǎn)化為Cr(OH)3, NO2-轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)),其裝置如下圖所示。

①左池中Cr2O72-轉(zhuǎn)化為Cr3+的離子方程式是__________________。

②當陰極區(qū)消耗2 mol NO2-時,右池減少的H+的物質(zhì)的量為______________ mol。

【答案】 2FeCl3+PbS=PbCl2+S↓+2FeCl2 抑制 Fe3+ 的水解 加快浸泡速率 增大PbCl2在氯化鈉溶液中的溶解度 用冰水浴使反應PbCl2(s)+2Cl- (aq) PbCl42-(aq)平衡逆向移動,使PbCl42-不斷轉(zhuǎn)化為PbCl2晶體而析出。 ABEF Cr2O72-+6Fe2+ +14H+=2Cr3++6Fe2+ +7H2O 2

【解析】本題考查化學工藝流程,從化學反應原理、元素及其化合物的角度入手,(1)步驟IFeCl3溶液與PbS反應生成PbCl2S,即FeCl3+PbS→FeCl2+PbCl2+S,F(xiàn)eCl3作氧化劑,PbS作還原劑,S被氧化,Pb的化合價沒發(fā)生變化,根據(jù)化合價的升降進行配平,即2FeCl3+PbS→PbCl2+S↓+2FeCl2,然后根據(jù)原子守恒,配平其他,即反應方程式為:2FeCl3+PbS=PbCl2+S↓+2FeCl2;根據(jù)信息②,Fe3+、Pb2+以氫氧化物形式開始沉淀時的pH值分別為1.9、7.0,因此加入鹽酸控制pH小于1的原因是抑制Fe3+水解;(2)升高溫度,可以加快浸泡速率,根據(jù)PbCl2NaCl中的溶解度,溫度越高,PbCl2的溶解度越大,因此95℃增大PbCl2在氯化鈉溶液中的溶解度,根據(jù)根據(jù)信息①Cl濃度增大,平衡向正反應反應移動,增大PbCl2溶解度;(3)根據(jù)PbCl2(s)+2Cl-(aq) PbCl42-(aq) H>0,正反應方向是吸熱反應,降低溫度,平衡向逆反應方向移動,使PbCl42轉(zhuǎn)化成PbCl2,促使PbCl2晶體析出;(4)配制一定質(zhì)量分數(shù)的溶液,需要的儀器有燒杯、量筒、玻璃棒、膠頭滴管,有時也需要用托盤天平;(5)①鐵作陽極,根據(jù)電解原理,陽極反應式為Fe-2e=Fe2,利用Fe2的還原性,與Cr2O72發(fā)生氧化還原反應,離子反應是Cr2O72+6Fe2 +14H=2Cr3+6Fe2 +7H2O;②陰極反應式為2NO2+8H+6e=N2↑+4H2O,消耗2molNO2的同時消耗8molH,左池需要向右池轉(zhuǎn)移6molH,因此右池減少H的物質(zhì)的量為2mol。

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(1)250 ℃,以鎳合金為催化劑4 L容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4發(fā)生如下反應

CO2 (g)CH4(g)2CO(g)2H2(g)。

平衡體系中各組分體積分數(shù)如下表

物質(zhì)

CH4

CO2

CO

H2

體積分數(shù)

0.1

0.1

0.4

0.4

此溫度下該反應的平衡常數(shù)K____________

已知CH4(g)2O2(g)===CO2(g)2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ·mol1

CO(g)H2O (g)===CO2(g)H2 (g) 2.8 kJ·mol1

2CO(g)O2(g)===2CO2(g) =-566.0 kJ·mol1

反應CO2(g)CH4(g) 2CO(g)2H2(g) ΔH_____________。

(2)以二氧化鈦表面覆蓋Cu2Al2O4為催化劑,可以將CO2CH4直接轉(zhuǎn)化成乙酸。

在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如下圖所示。250300 ℃溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是___________________________________________________________________。

為了提高該反應中CH4的轉(zhuǎn)化率可以采取的措施是____________________________________。

Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的離子方程式為________________________________________________。

(3)①Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2。如果尋找吸收CO2的其他物質(zhì)下列建議合理的是________(填字母)。

a可在堿性氧化物中尋找

b可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中尋找

c可在具有強氧化性的物質(zhì)中尋找

②Li2O吸收CO2產(chǎn)物用于合成Li4SiO4,Li4SiO4用于吸收釋放CO2。原理是在500 ℃CO2Li4SiO4接觸后生成Li2CO3;平衡后加熱至700 ℃,反應逆向進行放出CO2,Li4SiO4再生說明該原理的化學方程式是_________________________________________。

(4)利用反應A可將釋放的CO2轉(zhuǎn)化為具有工業(yè)利用價值的產(chǎn)品。

反應ACO2H2OCOH2O2

高溫電解技術(shù)能高效實現(xiàn)反應A,工作原理示意圖如下

CO2在電極a放電的反應式是________________________________________________。

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