2011年工业流程图题
1.随着能源问题的进一步突出,利用热化学循环制氢的研究受到许多发达国家的青睐。最近的研究发现,复合氧化物铁酸锰(MnFe2O4)也可以用于热化学循环分解水制氢, MnFe2O4的制备流程如下:
(1)n= ;投入原料Fe(NO3)n和Mn(NO3)2的物质的量之比应为___________。
(2)步骤二中“连续搅拌”的目的是__________________________;
步骤三中“洗涤干净”的标准是__________________________;
(3)利用MnFe2O4热化学循环制氢的反应可表示为:
MnFe2O4 MnFe2O4-x+ O2↑
MnFe2O4-x+xH2O→MnFe2O4+xH2↑
请认真分析上述两个反应并回答下列问题:
①若MnFe2O4-x中x=0.8,则MnFe2O4-x中Fe2+占全部铁元素的百分率为____ __。
②该化学循环制氢的优点有(答2点即可)___ ___。
③针对MnFe2O4热化学循环制氢过程存在的不足,你认为热化学循环制氢还需要解决的化学问题是 。
2.二氧化氯(ClO2)被称作第四代杀菌消毒剂。
(1)工业上用NaCl还原NaClO3生产ClO2的工艺流程如下图所示:
①反应器中发生反应的化学方程式为:
2NaClO3+2NaCl+2H2SO4=2ClO2↑+Cl2↑+2Na2SO4+2H2O
生产中将NaClO3和NaCl按物质的量之比1:1.05的混合水溶液加入反应器,NaCl稍过量的目的是 。
②反应器中生成的ClO2和Cl2由通入空气驱出进入ClO2吸收塔,产生的混合液进入汽提塔,汽提塔排出的废液成分主要是 (填化学式,下同)。
③以上生产流程中循环②循环利用的物质是 。
④为提高ClO2的产量,可用亚氯酸钠(NaClO2)与反应器中Cl2反应生成ClO2,该反应的化学方程式为 。尾气中的Cl2可用SO2水溶液吸收,该反应的化学方程式为 。
(2)用阳离子交换膜分隔的电解池电解450g/L NaClO2溶液,可在阳极室产生ClO2,在阴极室产生H2和NaOH。下列有关说法正确的是 (填字母符号)。
A.电解时电子流向为:电源负极→导线→阴极,阳极→导线→电源正极
B.在电解过程中,Na+向阳极移动,ClO—2向阴极移动
C.在电解过程中阳极周围的pH基本不变
D.电解的离子方程式可表示为:2ClO—2+2H2O 2ClO2↑+H2↑+2OH—
3.对金属制品进行抗腐蚀处理,可延长其使用寿命。
(1)以下为铝材表面处理的一种方法:
①碱洗的目的是洗去铝材表面的自然氧化膜,碱洗时候常有气泡冒出,原因(用离子方程式表示)是 。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收,最好向槽液中加入下列试剂中的 。
a.NH3 b.CO2 c. NaOH d.HNO3
②以铝材为阳极,在H2SO4溶液中电解,铝材表面形成氧化膜,阳极电极反应式为 取少量废电解液,加入NaHCO3 ,溶液后产生气泡和白色沉淀,产生沉淀的原因是
(2)镀铜可防止铁制品腐蚀,电镀时用铜而不用石墨做阳极的原因是 。
(3)利用右装置,可以模拟铁的电化学防护。
若X为碳棒,为减缓铁的腐蚀,开关K应该置于 处。
若X为锌,开光K置于M处,该电化学防护法称为 。
4.锂离子电池的广泛应用使回收利用锂资源成为重要课题。某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料(LiMn2O4、碳粉行涂覆在铝箔上)进行资源回收研究,设计实验流程如下:
⑴第②步反应得到的沉淀X的化学式为 。
⑵第③步反应的离子方程式是 。
⑶第④步反应后,过滤Li2CO3所需的玻璃仪器有 。若过滤时发现滤液中有少量浑浊,从实验操作的角度给出两种可能的原因: _。
⑷若废旧锂离子电池正极材料含LiMn2O4的质量为 18.1 g,第③步反应中加入20.0 mL 3.0mol•L-1的H2SO4溶液,假定正极材料中的锂经反应