氫氣是一種清潔能源,綠色環(huán)保制氫技術(shù)研究具有重要意義。
(1)“CuCl-H2O熱電循環(huán)制氫”經(jīng)過溶解、電解、熱水解和熱分解4個(gè)步驟,其過程如圖所示。
①電解在質(zhì)子交換膜電解池中進(jìn)行。陽(yáng)極區(qū)為酸性CuCl-2溶液,陰極區(qū)為鹽酸,電解過程中CuCl-2轉(zhuǎn)化為CuCl2-4。電解時(shí)陽(yáng)極發(fā)生的主要電極反應(yīng)為 CuCl-2+2Cl--e-=CuCl2-4CuCl-2+2Cl--e-=CuCl2-4(用電極反應(yīng)式表示)。
②電解后,經(jīng)熱水解和熱分解的物質(zhì)可循環(huán)使用。在熱水解和熱分解過程中,發(fā)生化合價(jià)變化的元素有 Cu、OCu、O(填元素符號(hào))。
(2)“Fe-HCO-3-H2O熱循環(huán)制氫和甲酸”的原理為:在密閉容器中,鐵粉與吸收CO2制得的NaHCO3溶液反應(yīng),生成H2、HCOONa和Fe3O4;Fe3O4再經(jīng)生物柴油副產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為Fe。
①實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),在300℃時(shí),密閉容器中NaHCO3溶液與鐵粉反應(yīng),反應(yīng)初期有FeCO3生成并放出H2,該反應(yīng)的離子方程式為 Fe+2HCO-3 300℃ FeCO3↓+CO2-3+H2↑Fe+2HCO-3 300℃ FeCO3↓+CO2-3+H2↑。
②隨著反應(yīng)進(jìn)行,F(xiàn)eCO3迅速轉(zhuǎn)化為活性Fe3O4-x,活性Fe3O4-x是HCO-3轉(zhuǎn)化為HCOO-的催化劑,其可能反應(yīng)機(jī)理如圖所示。根據(jù)元素電負(fù)性的變化規(guī)律。如圖所示的反應(yīng)步驟Ⅰ可描述為 H的電負(fù)性大于Fe,小于O,在活性Fe3O4-x表面,H2斷裂為H原子,一個(gè)吸附在催化劑的鐵離子上,略帶負(fù)電,一個(gè)吸附在催化劑的氧離子上,略帶正電,前者與HCO-3中略帶正電的碳結(jié)合,后者與HCO-3中略帶負(fù)電的羥基氧結(jié)合生成H2O,HCO-3轉(zhuǎn)化為HCOO-H的電負(fù)性大于Fe,小于O,在活性Fe3O4-x表面,H2斷裂為H原子,一個(gè)吸附在催化劑的鐵離子上,略帶負(fù)電,一個(gè)吸附在催化劑的氧離子上,略帶正電,前者與HCO-3中略帶正電的碳結(jié)合,后者與HCO-3中略帶負(fù)電的羥基氧結(jié)合生成H2O,HCO-3轉(zhuǎn)化為HCOO-。
③在其他條件相同時(shí),測(cè)得Fe的轉(zhuǎn)化率、HCOO-的產(chǎn)率隨C(HCO-3)變化如圖所示。HCOO-的產(chǎn)率隨c(HCO-3)增加而增大的可能原因是 隨c(HCO-3)增加,生成FeCO3和H2的速率更快,量更大,生成HCOO-的速率更快,產(chǎn)率也更大隨c(HCO-3)增加,生成FeCO3和H2的速率更快,量更大,生成HCOO-的速率更快,產(chǎn)率也更大。
(3)從物質(zhì)轉(zhuǎn)化與資源綜合利用角度分析,“Fe-HCO-3-H2O熱循環(huán)制氫和甲酸”的優(yōu)點(diǎn)是 高效、經(jīng)濟(jì)、原子利用率高、無污染高效、經(jīng)濟(jì)、原子利用率高、無污染。
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【考點(diǎn)】制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì).
【答案】+2Cl--e-=;Cu、O;Fe+2 FeCO3↓++H2↑;H的電負(fù)性大于Fe,小于O,在活性Fe3O4-x表面,H2斷裂為H原子,一個(gè)吸附在催化劑的鐵離子上,略帶負(fù)電,一個(gè)吸附在催化劑的氧離子上,略帶正電,前者與中略帶正電的碳結(jié)合,后者與中略帶負(fù)電的羥基氧結(jié)合生成H2O,轉(zhuǎn)化為HCOO-;隨c()增加,生成FeCO3和H2的速率更快,量更大,生成HCOO-的速率更快,產(chǎn)率也更大;高效、經(jīng)濟(jì)、原子利用率高、無污染
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【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:334引用:2難度:0.4
相似題
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1.為了保護(hù)環(huán)境,充分利用資源,某研究小組通過如下簡(jiǎn)化流程,將工業(yè)制硫酸的硫鐵礦燒渣(鐵主要以Fe2O3形式存在)轉(zhuǎn)變成重要的化工原料FeSO4(反應(yīng)條件略)。
活化硫鐵礦還原Fe3+的主要反應(yīng)為:FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4,不考慮其它反應(yīng),請(qǐng)回答下列問題:
(1)第Ⅰ步H2SO4與Fe2O3反應(yīng)的離子方程式是
(2)檢驗(yàn)第II步中Fe3+是否完全還原,應(yīng)選擇
A.KMnO4溶液 B.K3[Fe(CN)6]溶液 C.KSCN溶液
(3)第III步加FeCO3調(diào)溶液pH到5.8左右,消耗FeCO3的離子方程式為
(4)FeSO4在一定條件下可制得FeS2(二硫化亞鐵)納米材料,F(xiàn)eS2中S元素的化合價(jià)為
(5)假如燒渣中的鐵全部視為Fe2O3,其含量為50%.將a kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為b%的硫酸加入到c kg燒渣中浸取,鐵的浸取率為96%,其他雜質(zhì)浸出消耗掉的硫酸以及調(diào)pH后溶液呈微酸性所殘留的硫酸忽略不計(jì)。按上述流程,第III步應(yīng)加入FeCO3發(fā)布:2024/12/22 8:0:1組卷:2引用:1難度:0.5 -
2.正丁醚制備原理為2CH3CH2CH2CH2OH
CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3+H2O。濃H2SO4135℃
實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖:
實(shí)驗(yàn)步驟:
Ⅰ.在三頸燒瓶中,加入0.16mol正丁醇、濃硫酸和沸石,按圖連接裝置。先在分水器內(nèi)預(yù)先加水至支管處,小心開啟旋塞放出XmL。然后小火加熱保持反應(yīng)物微沸,回流分水。
Ⅱ.反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)液和25mL水在分液漏斗中混合,充分搖振靜置分層后棄去水層,粗產(chǎn)物依次用等體積5%NaOH溶液、蒸餾水和飽和CaCl2溶液洗滌,然后用1g無水氯化鈣干燥。過濾后的產(chǎn)物加入25mL蒸餾瓶中,蒸餾收集到9.1g產(chǎn)品。
請(qǐng)回答下列問題:
(1)儀器B的名稱為
(2)分水器使用前
A.0~1
B.1~2
C.2~3
(3)已知正丁醚難溶于水,正丁醇微溶于水,易溶于醚,分水器在本實(shí)驗(yàn)中的可能作用是
A.移走生成物水,同時(shí)讓正丁醇、正丁醚回到反應(yīng)瓶,提高正丁醇的轉(zhuǎn)化率
B.冷凝回流正丁醇、正丁醚和水
C.實(shí)驗(yàn)過程中分水器內(nèi)會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象,當(dāng)分水器全部被水充滿時(shí),停止反應(yīng)
(4)簡(jiǎn)述步驟Ⅱ中反應(yīng)液和25mL水在分液漏斗中的混合方法:
(5)本實(shí)驗(yàn)粗產(chǎn)物依次用水洗滌是為了除去殘留的NaOH,用飽和CaCl2溶液洗滌是除去殘留的正丁醇,能不能省去水洗步驟而直接用飽和CaCl2溶液洗滌?
(6)最后收集到正丁醚的產(chǎn)率為發(fā)布:2024/12/24 8:0:2組卷:3引用:1難度:0.5 -
3.四溴化鈦(TiBr4)可用作橡膠工業(yè)中烯烴聚合反應(yīng)的催化劑,常溫下為橙黃色固體,熔點(diǎn):38.3℃,沸點(diǎn)233.5℃,具有潮解性且易發(fā)生水解。實(shí)驗(yàn)室利用反應(yīng)TiO2+C+2Br2
TiBr4+CO2來制備TiBr4,裝置如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是( )高溫發(fā)布:2024/12/22 11:0:4組卷:47引用:4難度:0.5
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