高三专题反应速率温度问题.docx
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高三专题反应速率温度问题
高三专题反应速率、温度问题
一、填空题
1.过氧化氢(H2O2)是重要的化工产品,广泛应用于绿色化学合成.医疗消毒等领域。
过氧化氢的Ka1=2.24×10¯12,H2O2的酸性________H2O(填大于、小于或等于)。
研究表明,过氧化氢溶液中HO2-的浓度越大,过氧化氢的分解速率越快。
常温下,不同浓度的过氧化氢分解率与pH的关系如图所示。
一定浓度的过氧化氢,pH增大分解率增大的原因是___________________:
相同pH下,过氧化氢浓度越大分解率越低的原因是__________________________________________。
【答案】大于pH升高,c(
)增大,分解速率加快H2O2浓度越大,其电离度越小,分解率越小
2.以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等,用硫酸渣制备铁红(Fe2O3)的过程如下:
回答下列问题:
酸溶时,粉碎硫酸渣的目的是_________________________________________。
【答案】增大接触面积,加快溶解速率
3.含碳物质在日常生活与工业生产上有广泛的应用。
以TiO2/Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。
在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系见图3。
乙酸的生成速率主要取决于温度影响的范围是______________________;
【答案】300℃ 4.实验室用硼镁泥为原料制取MgSO4·7H2O粗产品的过程如下: 硼镁泥的主要成分如下表: MgO SiO2 FeO、Fe2O3 CaO Al2O3 B2O3 30%~40% 20%~25% 5%~15% 2%~3% 1%~2% 1%~2% (1)“酸解”时为提高Mg2+的浸出率,可采用的措施是_____(写一种)。 所加酸不宜过量太多的原因是_____。 【答案】加热/搅拌/提高酸液浓度等避免调pH时消耗过多的MgO 5.活性氧化锌是一种多功能性的新型无机材料.某小组以粗氧化锌(含铁、铜的氧化物)为原料模拟工业生产活性氧化锌,步骤如下: 已知各相关氢氧化物沉淀pH范围如下表所示: Zn(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Cu(OH)2 开始沉淀pH 5.4 7.0 2.3 4.7 完全沉淀pH 8.0 9.0 4.1 6.7 完成下列填空: (1)为了加快浸取的反应速率,可以采取的措施_________________________________ 【答案】加热或适当增大硫酸的浓度或将固体粉碎 6.粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物,我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为SiO2、A12O3、Fe2O3、CaO、MgO等、利用粉煤灰可制备污水处理的混凝剂(PAFC)及其他化工产品,其下艺流在如下: (1)“酸浸”操作中加入的酸为_______(填字母) a.稀硫酸b.浓硫酸c.稀盐酸d.稀硝酸 为了提高“酸浸”速率,可采取的措施为___________________。 (填两种即可)。 【答案】c使用浓度较大的酸、适当提高“酸浸”温度、搅拌 7.氟碳铈矿的主要化学成分为CeFCO3,它是提取铈族稀土元素的重要矿物原料。 氟碳铈矿的冶炼处理工艺已经 发展到数十种,其中一种提取铈的工艺流程如下: 已知: 焙烧后烧渣中含+4价的铈及+3价的其他稀土氟氧化物;酸浸Ⅰ的浸出液中含少量的+3价的铈。 请回答下列问题: (1)焙烧前将矿石粉碎成细颗粒的目的是___________________。 【答案】增大固体与空气的接触面积,增大反应速率;提高原料的转化率 8.某研究小组用工业废料(主要含MgCO3、FeCO3和Al2O3等)回收镁的工艺流程如下: (1)酸浸过程中采用粉碎原料、加热、搅拌、适当增大硫酸的浓度等措施的目的是______;用过氧化氢溶液氧化时,发生的反应离子方程式为_________。 【答案】提高酸浸速率H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O 9.二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土化合物。 以氟碳铈矿(主要含CeCO3F)为原料制备CeO2的一种工艺流程如下: 已知: i.Ce4+能与Fˉ结合成[CeFx](4-x)+,也能与SO42-结合成[CeSO4]2+; ⅱ.在硫酸体系中Ce4+能被萃取剂[(HA)2]萃取,而Ce3+不能 ⅲ.常温下,Ce2(CO3)3饱和溶液浓度为1.0×10-6mol·L-1。 回答下列问题: (1)“氧化焙烧”过程中可以加快反应速率和提高原料利用率的方法是__________、__________(写出2种即可)。 【答案】矿石粉碎成细颗粒通入大量空气 10.钴酸锂(LiCoO2)电池是一种应用广泛的新型电源,电池中含有少量的铝、铁、碳等单质。 实验室尝试对废旧钴酸锂电池回收再利用。 实验过程如下: 已知: ①还原性: Cl->Co2+; ②Fe3+和C2O42-结合生成较稳定的[Fe(C2O4)3]3-,在强酸性条件下分解重新生成Fe3+。 回答下列问题: (1)废旧电池初步处理为粉末状的目的是________________________________________。 【答案】增大接触面积,加快反应速率,提高浸出率 11.钼酸钠晶体(Na2MoO4·2H2O)是无公害型冷却水系统的金属缓蚀剂,由钼精矿(主要成分是MoS2,含少量PbS等)制备钼酸钠晶体的部分流程如图所示: (1)焙烧时为了使钼精矿充分反应,可采取的措施是_______(答出一条即可); (2)下图是碳钢在3种不同介质中的腐蚀速率实验结果: ①碳钢在盐酸和硫酸中腐蚀速率随酸的浓度变化有明显差异,其原因可能是____。 【答案】将矿石粉碎(或增加空气的进入量或采用逆流原理等)、Cl-有利于碳钢的腐蚀,SO42-不利于碳钢的腐蚀,使得钢铁在盐酸中的腐蚀速率明显快于硫酸 12.从接触法制硫酸的废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。 废钒催化剂的主要成分为: 物质 V2O5 VOSO4 K2SO4 SiO2 Fe2O3 Al2O3 质量分数/% 2.2~2.9 2.8~3.1 22~28 60~65 1~2 <1 一种废钒催化剂回收工艺路线流程如下: 回答下列问题: (1)“酸浸”时为了提高钒元素的浸出率,可以采取的措施是______。 ①检验偏钒酸铵沉淀是否洗涤干净的方法是______。 【答案】升高温度(或适当增大硫酸的浓度、将废钒催化剂进一步粉碎等合理答案)、取最后一次洗涤滤液,加入硝酸酸化的硝酸银,若无现象则证明沉淀已经洗涤干净 13.运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。 用Cu2Al2O4作催化剂,一定条件下发生反应: CO2(g)+CH4(g) CH3COOH(g),温度与催化剂的催化效率和乙酸的生成速率的关系如图,回答下列问题: ①200~250℃时,乙酸的生成速率升高的主要原因是____________________________。 ②300~400℃时,乙酸的生成速率升高的主要原因是____________________________。 【答案】催化剂的催化效率升高,化学反应速率加快温度升高,化学反应速率加快加 14.工业上常用水钴矿(主要成分为Co2O3,还含少量Fe2O3、Al2O3、MgO、CaO等杂质)制备钴的氧化物,其制备工艺流程如下: 回答下列问题: (1)在加入盐酸进行“酸浸”时,能提高“酸浸”速率的方法有______________(任写一种)。 (2)溶液a中加入NaClO的作用为_______________________________。 【答案】将水钴矿石粉碎 ;充分搅拌;适当增加盐酸浓度;提高酸浸温度等将溶液中Fe2+氧化成Fe3+ 15.铁的化合物有广泛用途,如碳酸亚铁(FeCO3)可作为补血剂,铁红(Fe2O3)可作为颜料。 利用某硫酸厂产生的烧渣(主要含Fe2O3、FeO,还有一定量的SiO2)制备FeCO3的流程如下: (1)“酸溶”时加快反应速率的方法有______(写出一种)。 加入FeS2还原后,检验Fe3+是否反应完全的方法是______________________。 (3)“沉淀”时,需要控制温度在35℃以下,其可能原因是___________________。 所得FeCO3需充分洗涤,检验沉淀已洗净的方法是______________。 【答案】加热(或增加硫酸的浓度、将烧渣粉碎、搅拌等)、取少量溶液,滴入几滴KSCN溶液,若溶液变为血红色,说明其中含有Fe3+,未反应完全防止碳酸铵分解,减小亚铁离子的水解程度取少许最后一次洗涤液于试管中,滴加稀盐酸,无明显现象,再滴加BaCl2溶液,若无白色沉淀生成,则表明沉淀已洗涤干净,反之,则说明没洗涤干净 16.在炼锌厂和炼钢厂废弃的含锌烟道灰中,含有30%~50%的氧化锌,另含少量Fe2O3、CuO、SiO2、MnO等物质,可用该烟道灰为原料生产草酸锌晶体(ZnC2O4·2H2O)。 请回答下列问题: (1)为了提高漫出速率,除将烟道灰处理得更细外,还可采取的措施有______(写出一条)。 (2)证明除铁工序中Fe3+已经沉淀完全的实验步骤及现象是__________. 【答案】升温取除铁工序所得上层清液,滴加几滴KSCN溶液,若无变化,说明Fe3+已沉淀完全 17.合成氨工艺的一个重要工序是铜洗,其目的是用铜液[醋酸二氨合铜(I)、氨水]吸收在生产过程中产生的CO和CO2等气体。 铜液吸收CO的反应是放热反应,其反应方程式为: Cu(NH3)2Ac+CO+NH3 [Cu(NH3)3CO]Ac 完成下列填空: (1)如果要提高上述反应的反应速率,可以采取的措施是_________。 (选填编号) a.减压 b.增加NH3的浓度 c.升温 d.及时移走产物 【答案】bc 18.PFS是水处理中重要的絮凝剂,下图是以回收的废铁屑为原料制备PFS的一种工艺流程。 (1)酸浸槽以及聚合釜中用到的酸应是__________;PFS中铁元素的化合价为__________;在酸浸槽中,为了提高浸出率,可以采取的措施有_________(写两条)。 【答案】H2SO4+3填加热、搅拌、多次浸取中的两项即可 19.利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。 某工厂对制革工业污泥中Cr(Ⅲ)的处理工艺流程如下。 其中硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3+,其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+。 (l)实验室用18.4mol/L的浓硫酸配制225mL4.8mol/L的H2SO4溶液,所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒和量筒外,还需要__________________。 (2)酸浸时,为了提高浸取率除了增大酸的浓度外还可采取的措施有______(答出一点即可)。 (3)写出上述流程中用Na2SO3进行还原时发生反应的化学方程式_______,在实验室进行过滤操作时,为了加快过滤速率,可以采取的措施为_________(写一种方法即可). 【答案】250mL容量瓶、胶头滴管升高反应温度、加快搅拌速度(答一点,答案合理均可)3Na2SO3+2Na2CrO4+15H2O=2CrOH(H2O)5SO4↓+NaSO4+8NaOH静置,现倾倒掉上层清液,把剩余的悬浊液倒入过滤器中过滤即可(或者抽滤)(答案合理均可) 20.从精炼钢的阳极泥中(主要成分为Cu2Te)回收碲的工艺流程如下: 请回答下列问题: (1)“焙烧”后,碲主要以TeO2形式存在,则每生成32gTeO2,反应转移电子的物质的量为____________mol。 (2)为选择最佳焙烧工艺,进行温度和硫酸加入量的条件试验,结果如下表所示: 则实验中应选择的条件为________________________。 (3)“氧化”时的溶液温度不宜过高,原因为________________________。 【答案】1.6460℃、硫酸用量为理论量的1.25倍H2O2受热易分解 21.某工厂以硝酸为原料生产亚硝酸钠,其工艺流程如下: 已知: Na2CO3+NO+NO2===2NaNO2+CO2 (1)“分解塔”中SO2从塔底进入,硝酸从塔顶喷淋,其目的是_____________________________。 (2)“分解塔”中的温度不宜过高,其原因是_____________________________________________。 (3)“分解塔”中的硝酸浓度不宜过大的原因是___________________________________________。 【答案】使SO2气体被充分吸收硝酸受热会挥发、分解、硝酸浓度过大,氮氧化物中NO2含量高,导致亚硝酸钠产率降低(或硝酸钠含量过高) 22.辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)及少量脉石(SiO2)。 一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如下所示: (1)“浸取”时,为了提高浸取速率可采取的措施有___________________________(任写一点)。 (2)“保温除铁”过程中,加入CuO的目的是_________________________________________; (3)“回收S”过程中温度控制在50~60℃之间,不宜过高或过低的原因是________________。 【答案】粉碎矿石(搅拌等)、使Fe3+转化为Fe(OH)3而沉淀除去、温度过高,苯易挥发;温度过低,矿渣的溶解速率小 23.Ni2O3主要用作陶瓷、搪瓷和玻璃的着色剂,也可用于镍粉的制造。 以镍粉废料为原料制备Ni2O3的工艺如下: 回答下列问题: (1)Ni2O3中Ni的化合价为___________________________________。 (2)提高“酸浸”、“酸溶”速率时,温度不宜过高,其原因是_________________________。 【答案】+3温度高,HCl挥发加快 24.聚合硫酸铁(PFS)是一种高效的无机高分子絮凝剂。 某工厂利用经浮选的硫铁矿烧渣(有效成分为Fe2O3和Fe3O4)制备PFS,其工艺流程如下图所示。 (1)工业上,“还原焙烧”的温度一般控制在800℃左右,温度不宜过高的理由是____。 (4)若“酸浸”时间过长,浸出液中Fe2+含量反而降低,主要原因是_____。 【答案】温度过高,生成的氧化亚铁会与一氧化碳反应生成了铁。 在酸性条件下,亚铁离子与空气中的氧气反应生成了铁离子,Fe2+含量低。 25.硫酸镍晶体(NiSO4·7H20)可用于电镀工业,可用含镍废他化剂为原料来制备。 已知某化工厂的含镍废催化剂主婴含有Ni,还含有Al,Fe的单质及其他不溶于水及酸、碱的杂质。 某小组设计了如下图所示的制备流程: 已知: 25℃,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10−38,Ksp[Ni(OH)2]=1.2×10−15 (1)操作a所用到的玻璃仪器有________、玻璃棒和烧杯。 (2)反应温度不宜过高,原因是_______。 【答案】漏斗、温度过高易导致H2O2分解 26.三甲酸铝广泛应用于化工、石油等生产。 120~150℃左右分解;0℃时,在水中的溶解度为16g,100℃时,溶解度为18.4g。 实验室用如下方法制备三甲酸铝: 首先用废铝渣制取Al(OH)3固体,流程是: (1)反应温度最好控制在30~70℃之间,温度不宜过高,主要原因是_____。 (4)实验时需强力搅拌45min,最后将溶液_____,抽滤,洗涤,干燥得产品。 【答案】防止H2O2分解及HCHO挥发蒸发结晶 27.实验室用下图所示装置模拟石灰石燃煤烟气脱硫实验: (1)实验中为提高石灰石浆液脱硫效率采取的措施是____。 (2)将脱硫后的气体通入KMnO4溶液,可粗略判断烟气脱硫效率的方法是____。 (3)研究发现石灰石浆液的脱硫效率受pH和温度的影响。 烟气流速一定时,脱硫效率与石灰石浆液pH的关系如图所示,在为5.7时脱硫效果最佳,石灰石浆液5.7<pH<6.0时,烟气脱硫效果降低的可能原因是____,烟气通入石灰石浆液时的温度不宜过高,是因为____。 【答案】不断搅拌、制成浆液、高锰酸钾溶液颜色褪去的快慢石灰石的溶解度减小,减慢了与SO2的反应温度升高SO2的溶解度小 28.利用钛白工业的副产品FeS04[含A12(S04)3和少量重金属离子]可以生产电池级高纯超微细草酸亚铁。 其工艺流程如下: 已知: ①5Fe2++MnO4﹣+8H+═5Fe3++Mn2++4H2O ②5C2O42﹣+2MnO4﹣+16H+═10CO2↑+2Mn2++8H2O (1)沉淀过程的反应温度为40℃,温度不宜过高的原因除了控制沉淀的粒径外,还有_____。 (2)滤液经处理可得到副产品________,可作肥料。 (3)将一定量高锰酸钾溶液与酸化的草酸亚铁溶液混合,测得反应液中Mn2+的浓度随反应时间t的变化如图,其变化趋势的原因可能为_________。 【答案】NH3•H2O受热易分解,挥发出NH3,Fe(OH)2受热也易分解(NH4)2SO4生成的Mn2+作催化剂,随着Mn2+浓度增加,反应速率越来越快 29.某课题组以硫铁矿烧渣(含Fe2O3、Fe3O4、Al2O3、CaO、SiO2等)为原料制取软磁用Fe2O3(要求纯度>99.2%,CaO含量<0.01%)。 其工艺流程如下(所加入试剂均稍过量): 已知: 生成氢氧化物的pH如下表所示 (1)滤渣A的主要成分是__________。 (2)在过程Ⅳ中,反应温度需要控制在35℃以下,不宜过高,其可能的原因是__________。 【答案】SiO2、温度过高,(NH4)2CO3易分解 30.辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)及少量脉石(SiO2)。 一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如下: (1)回收S过程中温度控制在50℃~60℃之间,不宜过高或过低的原因是、。 (2)保温除铁过程中加入CuO的目的是。 【答案】 (1)温度高苯容易挥发、温度低溶解速率小 (2)调节溶液的pH,使铁元素(Fe3+)完全转化为Fe(OH)3沉淀 31.高纯碳酸锂是制备其他高纯锂化合物及锂合金的主要原料。 由粗碳酸锂(含有Na+、K+、Ca2+等杂质离子)制备高纯碳酸锂的工艺流程如下: 碳酸锂溶解度与温度的关系如下表所示。 温度/℃ 0 20 40 60 80 100 溶解度/g 1.54 1.33 1.17 1.01 0.85 0.72 回答下列问题: (1)浆料酸化时,温度不宜超过25℃的主要原因是____________________。 【答案】温度过髙,CO2和Li2CO3在水中溶解度会减小,减慢反应速率 32.亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的消毒剂,主要用于水、砂糖、油脂的漂白与杀菌。 以下是一种制取亚氯酸钠的工艺流程: 已知: ①NaClO2的溶解度随着温度升高而增大,适当条件下可结晶析出NaClO2•3H2O。 ②ClO2气体只能保持在稀释状态下以防止爆炸性分解,且需现合成现用。 ③ClO2气体在中性和碱性溶液中不能稳定存在。 (1)发生器中鼓入空气的作用是___________。 (2)吸收塔内的温度不宜过高的原因为: _______________________________。 (3)从滤液中得到NaClO2•3H2O粗晶体的实验操作依次是____、__________、过滤、洗涤、低温干燥。 【答案】稀释ClO2以防止爆炸、防止H2O2分解蒸发浓缩冷却结晶 33.(8分)甲醇(CH3OH)被称为21世纪的新型燃料,以煤为原料制备甲醇的流程如下: (1)-定条件下,在催化反应室中发生反应.CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H<0; CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。 回答下列问题: ①工业上,上述反应温度不宜过高,原因是____; 【答案】该反应是放热反应,温度过高,甲醇的产率低; 34.海水中溴元素以Br-形式存在,工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如下图: (1)步骤⑤蒸馏的过程中,温度应控制在80~90℃。 温度过高或过低都不利于生产,请解释原因: (2)为什么不直接用“溴水混合物I”而要用“溴水混合物II”进行蒸馏,得到液溴? 【答案】 (1)温度过高,大量水蒸汽随溴排出,溴气中水增加,温度过低,溴不能完全蒸出,回收率低。 (3分) (2)“溴水混合物I”中虽然含有溴单质,但浓度低,如果直接蒸馏,处理量大,生产成本高;经过“空气吹出、SO2吸收、氯化”等步骤实际上是将溴水浓缩了。
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