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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。陽極區(qū)為酸性Cu
C
l
-
2
溶液,陰極區(qū)為鹽酸,電解過程中Cu
C
l
-
2
轉(zhuǎn)化為Cu
C
l
2
-
4
。電解時(shí)陽極發(fā)生的主要電極反應(yīng)為
C
u
C
l
-
2
+2Cl--e-=
C
u
C
l
2
-
4
C
u
C
l
-
2
+2Cl--e-=
C
u
C
l
2
-
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、O
Cu、O
(填元素符號(hào))。
(2)“Fe-HC
O
-
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+2
HCO
-
3
300
FeCO3↓+
CO
2
-
3
+H2
Fe+2
HCO
-
3
300
FeCO3↓+
CO
2
-
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HC
O
-
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(HC
O
-
3
)變化如圖所示。HCOO-的產(chǎn)率隨c(HC
O
-
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-HC
O
-
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
。

【答案】
C
u
C
l
-
2
+2Cl--e-=
C
u
C
l
2
-
4
;Cu、O;Fe+2
HCO
-
3
300
FeCO3↓+
CO
2
-
3
+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
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-;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;高效、經(jīng)濟(jì)、原子利用率高、無污染
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:340引用:2難度:0.4
相似題
  • 1.硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產(chǎn)硫酸過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣(主要含F(xiàn)e2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等雜質(zhì)).用該燒渣制取藥用輔料--紅氧化鐵的工藝流程如圖:

    (1)在“還原焙燒”中產(chǎn)生的有毒氣體可能有
     

    (2)“酸浸”時(shí)間一般不超過20min,若在空氣中酸浸時(shí)間過長(zhǎng),溶液中Fe2+含量將下降,其原因是
     
    (用離子方程式表示).
    (3)根據(jù)下表數(shù)據(jù):
    氫氧化物 Al(OH)3 Mg(OH)2 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    開始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61
    在“除雜”步驟中,為除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值應(yīng)小于
     
    ,檢驗(yàn)Fe3+已經(jīng)除盡的試劑是
     
    ;當(dāng)pH=5時(shí),溶液中c(Al3+)=
     
    mol?L-1(已知常溫下Ksp[Al(OH)3]=2.0×10-33).
    (4)“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀,則A的操作是
     

    (5)a g燒渣經(jīng)過上述工藝可得紅氧化鐵b g.藥典標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,制得的紅氧化鐵中含氧化鐵不得少于98.0%,則所選用的燒渣中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不低于
     
    (用含a、b的表達(dá)式表示).

    發(fā)布:2025/1/19 8:0:1組卷:114引用:4難度:0.5
  • 2.硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產(chǎn)硫酸過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣(主要含F(xiàn)e2O3及少量SiO2、Al2O3等雜質(zhì)).用該燒渣制取藥用輔料--紅氧化鐵的工藝流程如下:

    (1)在“還原焙燒”中產(chǎn)生的有毒氣體可能有
     

    (2)“酸浸”時(shí)間一般不超過20min,若在空氣中酸浸時(shí)間過長(zhǎng),溶液中Fe2+含量將下降,其原因是
     
    (用離子方程式表示).
    (3)根據(jù)下表數(shù)據(jù):
    氫氧化物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    開始沉淀的pH 3.10 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 3.68 9.61
    在“除雜”步驟中,為除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值應(yīng)小于
     
    ,檢驗(yàn)
    Fe3+已經(jīng)除盡的試劑是
     

    (4)“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀,則操作B是
     

    (5)煅燒A的反應(yīng)方程式是
     

    (6)a g燒渣經(jīng)過上述工藝可得紅氧化鐵b g.藥典標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,制得的紅氧化鐵中含氧化鐵不得少于98.0%,則所選用的燒渣中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不低于
     
    (用含a、b的表達(dá)式表示).

    發(fā)布:2025/1/19 8:0:1組卷:5引用:1難度:0.5
  • 3.硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產(chǎn)硫酸過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣(主要含F(xiàn)e2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等雜質(zhì)).用該燒渣制取藥用輔料--紅氧化鐵的工藝流程如下:

    (1)在“還原焙燒”中產(chǎn)生的有毒氣體可能有
     

    (2)“酸浸”時(shí)間一般不超過20min,若在空氣中酸浸時(shí)間過長(zhǎng),溶液中Fe2+含量將下降,其原因是
     
    (用離子方程式表示).
    (3)根據(jù)下表數(shù)據(jù):
    氫氧化物 Al(OH)3 Mg(OH)2 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    開始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61
    在“除雜”步驟中,為除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值應(yīng)小于
     
    ,常溫下,當(dāng)pH=5時(shí),溶液中c(Al3+)=
     
    mol?L-1(已知常溫下Ksp[Al(OH)3]═2.0×10-33).
    (4)“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀,則A的操作是
     

    發(fā)布:2025/1/19 8:0:1組卷:12引用:1難度:0.5
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