工业上为了使原料和能量得到充分的利用,常常采用循环操作。
I、利用热化学循环制氢能缓解能源矛盾。最近研究发现,复合氧化物铁酸锰(MnFe
2O
4)可用于热化学循环分解水制氢。MnFe
2O
4的制备:

已知Fe
3+、Mn
2+沉淀的pH如右表所示。
| 开始沉淀
| 完全沉淀
|
Fe3+
| 2.7
| 4.2
|
Mn2+
| 8.3
| 10.4
|
(1)此工艺中理论上投入原料Fe(NO
3)
3和Mn(NO
3)
2的物质的量之比应为_______。
(2)控制pH的操作中m的值为_______。
II、用MnFe
2O
4热化学循环制取氢气:
MnFe
2O
4(s)

MnFe
2O
(4-x)(s)+

O
2(g) △H
1=akJ/mol
MnFe
2O
(4-x)(s)+xH
2O(1)═MnFe
2O
4(s)+xH
2(g) △H
2=bkJ/mol
(3)由上可知,H
2燃烧的热化学方程式是____________。
(4)该热化学循环制取氢气的优点是__________(填字母编号)。
A.过程简单、无污染 |
B.物料可循环使用 |
C.氧气和氢气在不同步骤生成,安全且易分离 |
III、工业上可用H
2、HCl通过下图的循环流程制取太阳能材料高纯硅。

反应①:Si(粗)+3HCl(g)

SiHCI
3(l)+H
2(g)
反应②:SiHCl
3(l)+H
2(g)

Si(纯)+3HCl(g)
(5)上图中,假设在每一轮次的投料生产中,硅元素没有损失,反应①中HCl的利用率和反应②中H
2的利用率均为75%。则在下一轮次的生产中,需补充投入HCl和H
2的体积比是__________。