Question

超臨界流體（SCF）是指流體的溫度和壓力處于它的臨界溫度（T_c）和臨界壓力（P_c）以上時的一種特殊狀態的流體．它兼具氣態和液態的特征，同時又具有許多獨特的性質，如無機鹽在超臨界水（SCW）中的溶解度很低，而有機物和氧氣、氮氣以及二氧化碳等氣體則與超臨界水完全互溶等．水的狀態與壓強、溫度關系如圖示意：
（1）指出三相點對應的溫度和壓強

 

、

 

．
（2）在200℃、10MPa時，水的狀態是

 

，使之成為超臨界水的必要措施為

 

．
（3）80年代中期美國學者Modell首次提出超臨界水氧化技術（SCWO），即以超臨界水為介質，用空氣、氧氣等氧化劑將有機廢物氧化成二氧化碳、氮氣、水以及鹽類（SO₄^2-、PO₄^3-）等無毒小分子，反應過程中放熱．該項技術很快在航天領域得到應用，生產火箭燃料的工業廢水中含有少量的偏二甲肼[C₂H₈N₂]，偏二甲肼[C₂H₈N₂]屬于

 

（填一種物質類別），利用SCWO技術，偏二甲肼能迅速和雙氧水反應，該反應的化學方程式為

 

．該項技術處理廢水時，除了反應徹底、迅捷和廣泛的適用性外，還具有的優點是

 

．
（4）根據短文中的意思判斷下列說法不正確的是

 

A．超臨界態水是一種新物質         B．超臨界態水不會形成二次污染
C．超臨界態水是一種新型催化劑     D．超臨界態水不可用于解決白色污染問題
（5）工業上利用SCWO技術對一些難降解的有機廢水進行處理．在處理某些含可溶性無機鹽（只含鈉鹽、鉀鹽）的有機廢水時，常常會出現管道堵塞現象，發生這種現象的原因是

 

，定期清洗堵塞管道的方法是

 

．

Answer 1

考點：物質的三態及其轉化,催化劑的特點與催化作用,水的性質和應用,單質和化合物的判別,書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式,白色污染與防治

專題：結合課本知識的信息

分析：（1）根據圖象作答即可；
（2）成為臨界水必須具備溫度和壓強的參數；
（3）根據化合物中是否含有碳元素來分析物質類別；根據題干信息書寫化學方程式；
（4）A、根據化學變化后有新的物質生成判斷；
B、在超臨界態水中，某些有毒的物質分子很快被氧化為無毒小分子；
C、超臨界態水會使有機高分子會很快被氧化為無毒小分子，
D、超臨界態水會分解有機高分子．
（5）當發生堵塞時，水應達到臨界點，溶質的溶解度降低，圖中超臨界水氧化反應器中發生放熱反應，使227℃的水超過374.3℃，可堵塞．

解答：解：（1）由圖象可知，三相點對應的是0℃，0.6MPa；
（2）由圖可知，在200℃，10MPa時，應位于曲線的右側，為氣體，由圖象可知，在374.3℃，22MPa時水為臨界點，則若要使之成為超臨界水，必須采取的措施是溫度升高到374.3℃，加壓至22MPa以上；
（3）由偏二甲肼的化學式可知，屬于有機物，在超臨界水中，偏二甲胼[（CH₃）₂NNH₂]能迅速被H₂O₂氧化，生成二氧化碳、氮氣、水等無毒小分子，反應的方程式為（CH₃）₂NNH₂+8H₂O₂═2CO₂+12H₂O+N₂；分析生成物不會對環境造成任何污染；
（4）A、超臨界態水是普通的水改變壓強和溫度后產生的，沒有發生化學變化，所以不會有新的物質生成，故錯誤；
B、在超臨界態水中，有機的高分子會被氧化成無毒的小分子，不會使污染物向下個階段傳播，故正確；
C、超臨界水可以加快有機高分子的分解，而本身不變，所以滿足催化劑的條件，故正確；
D、白色污染主要是聚乙烯，屬于有機高分子，而超臨界態水會加快有機高分子的分解，故錯誤．
（5）當發生堵塞時，水應達到臨界點，鈉鹽、鉀鹽在超臨界水中的溶解度很低，易析出固體而導致堵塞，可以在常壓或減壓的條件下，用普通熱水或冷水對堵塞管道進行清洗．
故答案為：（1）0℃；0.6MPa；
（2）氣態；溫度升高到374.3℃，加壓至22MPa以上；
（3）有機物；（CH₃）₂NNH₂+8H₂O₂═2CO₂+12H₂O+N₂；產物中沒有有害物質，不會對環境造成污染；
（4）AD；
（5）鈉鹽、鉀鹽在超臨界水中的溶解度很低，易析出固體；在常壓或減壓的條件下，用普通熱水或冷水對堵塞管道進行清洗．

點評：本題考查實驗設計和評價，側重于考查學生的自學能力和實驗能力，題目難度中等，注意把握題給信息，為解答該題的關鍵，答題時注意審題．