研究化肥的合成、废水的处理等有现实的重要意义.
Ⅰ\(\rm{.}\)尿素是一种非常重要的高氮化肥,工业上合成尿素的反应如下:
\(\rm{2NH_{3}(l)+CO_{2}(g)⇌H_{2}O(l)+H_{2}NCONH_{2}(l)\triangle H=-103.7kJ⋅mol^{-1}}\)
试回答下列问题:
\(\rm{(1)}\)下列措施中有利于提高尿素的产率的是 ______ .
A.采用高温 \(\rm{B.}\)采用高压 \(\rm{C.}\)寻找更高效的催化剂
\(\rm{(2)}\)合成尿素的反应在进行时分为如下两步:
第一步:\(\rm{2NH_{3}(l)+CO_{2}(g)⇌H_{2}NCOONH_{4}(}\)氨基甲酸铵\(\rm{)(l)\triangle H_{1}}\)
第二步:\(\rm{H_{2}NCOONH_{4}(l)⇌H_{2}O(l)+H_{2}NCONH_{2}(l)\triangle H_{2}}\)
某实验小组模拟工业上合成尿素的条件,在一体积为\(\rm{0.5L}\)密闭容器中投入\(\rm{4mol}\)氨和\(\rm{1mol}\)二氧化碳,实验测得反应中各组分随时间的变化如下图Ⅰ所示:
\(\rm{①}\)已知总反应的快慢由慢的一步决定,则合成尿素总反应的快慢由第 ______ 步反应决定.
\(\rm{②}\)反应进行到\(\rm{10min}\)时测得\(\rm{CO_{2}}\)的物质的量如图所示,则用\(\rm{CO_{2}}\)表示的第一步反应的速率\(\rm{v(CO_{2})=}\) ______ .
\(\rm{③}\)第二步反应的平衡常数\(\rm{K}\)随温度的变化如图Ⅱ所示,则\(\rm{\triangle H_{2}0}\) ______ \(\rm{(}\)填“\(\rm{ > }\)”“\(\rm{ < }\)”或“\(\rm{=}\)”\(\rm{)}\).
Ⅱ\(\rm{.}\)以硫铁矿为原料生产硫酸所得的酸性废水中砷元素含量极高,为控制砷的排放,采用化学沉降法处理含砷废水,相关数据如下表.
工厂污染物排放浓度及允许排放标准
污染物 | \(\rm{H_{2}SO_{4}}\) | \(\rm{As}\) |
浓度 | \(\rm{28.42g/L}\) | \(\rm{1.6g⋅L^{-1}}\) |
排放标准 | \(\rm{pH6~9}\) | \(\rm{0.5mg⋅L^{-1}}\) |
几种砷酸盐的\(\rm{K_{sp}}\)
难溶物 | \(\rm{K_{sp}}\) |
\(\rm{Ca_{3}(AsO_{4})_{2}}\) | \(\rm{6.8×10^{-19}}\) |
\(\rm{AlAsO_{4}}\) | \(\rm{1.6×10^{-16}}\) |
\(\rm{FeAsO_{4}}\) | \(\rm{5.7×10^{-21}}\) |
回答以下问题:
\(\rm{(3)}\)若混合溶液中\(\rm{Al^{3+}}\)、\(\rm{Fe^{3+}}\)的浓度均为\(\rm{1.0×10^{-4}mol⋅L^{-1}}\),\(\rm{c(AsO_{4}^{3-})}\)最大是 ______ \(\rm{mol⋅L^{-1}}\).
\(\rm{(4)}\)工厂排放出的酸性废水中的三价砷\(\rm{(H_{3}AsO_{3}}\)弱酸\(\rm{)}\)不易沉降,可投入\(\rm{MnO_{2}}\)先将其氧化成五价砷\(\rm{(H_{3}AsO_{4}}\)弱酸\(\rm{)}\),写出该反应的离子方程式 ______ .
\(\rm{(5)}\)在处理含砷废水时采用分段式,先向废水中投入生石灰调节\(\rm{pH}\)到\(\rm{2}\),再投入生石灰将\(\rm{pH}\)调节到\(\rm{8}\)左右使五价砷以\(\rm{Ca_{3}(AsO_{4})_{2}}\)形式沉降.
\(\rm{①}\)将\(\rm{pH}\)调节到\(\rm{2}\)时废水中有大量沉淀产生,沉淀主要成分的化学式为 ______ ;
\(\rm{②Ca_{3}(AsO_{4})_{2}}\)在\(\rm{pH}\)调节到\(\rm{8}\)左右才开始沉淀的原因为 ______ .