催化剂是化工技术的核心,绝大多数的化工生产需采用催化工艺.
(1)接触法制硫酸中采用V
2O
5作催化剂:
4FeS
2(s)+11O
2(g)=2Fe
2O
3(s)+8SO
2(g)△H=-3412kJ?mol
-12SO
2(g)+O
2(g)
2SO
3(g)△H=-196.6kJ?mol
-1SO
3(g)+H
2O(l)=H
2SO
4(l)△H=-130.3kJ?mol
-1以FeS
2为原料,理论上生产2mol H
2SO
4(l)所释放出的热量为
kJ.
(2)电子工业中使用的一氧化碳常以甲醇为原料通过脱氢、分解两步反应得到.
第一步:2CH
3OH(g)?HCOOCH
3(g)+2H
2(g)△H>0
第二步:HCOOCH
3(g)?CH
3OH(g)+CO(g)△H>0
①第一步反应的机理可以用如图1所示.图中中间产物X的结构简式为
.
②在工业生产中,为提高CO的产率,可采取的合理措施有
.
(3)采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn合金),利用CO和H
2制备二甲醚(DME).
主反应:2CO(g)+4H
2(g)?CH
3OCH
3(g)+H
2O(g)
副反应:CO(g)+H
2O(g)?CO
2(g)+H
2(g)
CO(g)+2H
2(g)?CH
3OH(g)
测得反应体系中各物质的产率或转化率与催化剂的关系如图2所示.则催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为
时最有利于二甲醚的合成.
(4)催化剂Ni使用长久后会部分转化为Ni
2O
3而降低催化效率.一种Ni再生的方法是:
①用CO将含有等物质的量的Ni和Ni
2O
3的催化剂还原得到粗镍;
②在一定温度下使粗镍中的Ni与CO结合成Ni(CO)
4;
③180℃时使Ni(CO)
4重新分解产生镍单质.
上述①、②中参加反应的CO物质的量之比为
.
(5)纳米级Cu
2O具有优良的催化性能,制取Cu
2O的方法有:
①加热条件下用液态肼(N
2H
4)还原新制Cu(OH)
2制备纳米级Cu
2O,同时放出N
2.该制法的化学方程式为
.
②用阴离子交换膜控制电解液中OH
-的浓度制备纳米Cu
2O,反应为2Cu+H
2O
Cu
2O+H
2↑,如图3所示.该电解池的阳极反应式为
.