化学流程图题专项训练全且有答案.docx

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化学流程图题专项训练全且有答案

化工工艺流程专项训练

1.亚氯酸钠（NaClO2）是一种重要的含氯消毒剂，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌。

以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图：

已知：

①NaClO2的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出NaClO2·3H2O；②纯ClO2易分解爆炸，一般用稀有气体或空气稀释到10%以下较安全；③HClO2可看成是强酸。

（1）160g/LNaOH溶液的物质的量浓度为________，若要计算该溶液溶质的质量分数，还需要的一个条件是________________________。

（2）在发生器中鼓入空气的作用可能是________（填序号）。

A．将SO2氧化成SO3，增强酸性B．稀释ClO2以防止爆炸C．将NaClO3氧化成ClO2

（3）吸收塔内的反应的化学方程式为_________________，吸收塔的温度不能超过20℃，其目的是防止H2O2分解，写出H2O2分解的化学方程式：

_____________________。

（4）在碱性溶液中NaClO2比较稳定，所以吸收塔中应维持NaOH稍过量，判断NaOH是否过量的简单的实验方法是________________________。

（5）吸收塔中为防止NaClO2被还原成NaCl，所用还原剂的还原性应适中。

除H2O2外，还可以选择的还原剂是________（填序号）。

A．Na2O2B．Na2SC．FeCl2D．PbO（悬浊液）

（6）从滤液中得到NaClO2·3H2O粗晶体的实验操作依次是________（填序号）。

A．蒸馏B．蒸发C．灼烧D．过滤E．冷却结晶

要得到更纯的NaClO2·3H2O晶体必须进行的操作是__（填操作名称）。

2.下图所示是以海水为原料，获得某产物的工艺流程图。

已知在吸收塔中，溶液的pH显著减小。

试回答下列问题：

（1）图中两次氯化的作用是否相同？

______（选填“是”或“否”）。

（2）吸收塔中反应的化学方程式为___________________，

第2次氯化的离子方程式为________________________。

（3）资料证实，在酸性介质中，第1次氯化过程中可用O2或空气替代。

但在实际工业生产中为什么不用更廉价的空气替代Cl2？

____________________________________。

（4）本工艺的处理方法可简单概括为“空气吹出、X气体吸收、氯化”。

某同学认为在工业生产过程中对第1次氯化液直接蒸馏也可得到产物，不必进行上述过程，请对该同学的说法作出正确的评价：

_________________________。

3.某一化工厂的生产流程如下图：

（1）L、M的名称分别是__________、_________。

（2）G―→H过程中为什么通入过量空气：

____________。

（3）写出饱和食盐水、E、F生成J和K（此条件下K为沉淀）的化学方程式：

____________________________，要实现该反应，你认为应该如何操作：

________________。

4．工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如下：

（1）简述原料气N2、H2的来源：

______________

（2）下列可以代替硝酸镁加入到蒸馏塔中的是：

A．浓硫酸B．氯化钙C．氯化镁D．生石灰

（3）氨气和氧气145℃就开始反应，在不同温度和催化剂条件下生成不同产物（如图所示）：

4NH3＋5O24NO＋6H2O　K1＝1×1053mol/L（900℃）

4NH3＋3O22N2＋6H2O　K2＝1×1067mol/L（900℃）

温度较低时以生成______________为主，温度高于900℃时，NO产率下降的原因：

________________。

吸收塔中需要补充空气的原因：

___________________________。

（4）尾气处理时，小型化工厂常用尿素作为氮氧化物的吸收剂，此法运行费用低，吸收效果好，不产生二次污染，吸收后尾气中NO和NO2的去除率高达99.95%。

其主要的反应为氮氧化物混合气与水反应生成亚硝酸，亚硝酸再与尿素[CO（NH2）2]反应生成CO2和N2，请写出有关反应的化学方程式：

________________，__________________。

5.“低碳”既是时尚，也是环保要求。

“低碳”在工业生产中意义重大，充分利用原材料，不排放或减少排放“三废”，不同工厂今后联合生产等都是很好的“低碳”生产方式。

下面是几个工厂利用废气、废渣（液）联合生产化肥硫酸铵的工艺：

请回答下列问题：

（1）工艺操作①、②分别为____________、____________。

（2）工业合成氨的化学方程式为：

____________________。

（3）写出生成“产品”的离子方程式：

________________

（4）在实验室中检验合成氨厂排出的废气中是否含有氨气的方法是_________________________________________

（5）副产品的化学式为_________。

该联合生产工艺中可以循环使用的物质是___________________。

6.将磷肥生产中形成的副产物石膏（CaSO4·2H2O）转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料，无论从经济效益、资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义。

以下是石膏转化为硫酸钾和氯化钙水合物的工艺流程示意图：

（1）石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后反应的离子方程式为

________________________________________________。

（2）过滤Ⅰ操作所得固体中，除CaCO3外还含有______（填化学式）等物质，该固体可用作生产水泥的原料。

（3）过滤Ⅰ操作所得滤液主要是（NH4）2SO4溶液，检验滤液中是否含有CO

的方法是_________________________

（4）氯化钙结晶水合物（CaCl2·6H2O）是目前常用的无机储热材料，选择其作为储热材料的依据是______（选填序号）。

a．熔点较低（29℃熔化）b．能导电c．能制冷d．无毒

（5）简述如何用实验的方法证明硫酸钾肥料中钾元素的存在：

____________________________________________________

7．哈伯法合成氨是德国人哈伯在1905年发明的，其合成原理为：

N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＝－92.4kJ/mol。

试回答下列问题：

（1）在298K时，将10molN2和30molH2放入合成塔中，为何放出的热量小于924kJ？

_________________。

（2）工业上利用天然气合成氨的工艺流程图如下：

依据上述流程，完成下列填空：

①天然气脱硫时的化学方程式是___________________。

②nmolCH4经一次转化后产生CO0.9nmol，产生H2______mol（用含n的代数式表示）。

③该合成氨工艺能直接生成H2、N2的原料是________，可循环利用的辅助原料有______________。

8．Ⅰ.某硝酸厂附近的空气主要污染物为氮的氧化物。

为了保护环境和综合利用，可采用氨—碱两级吸收法。

此法兼有碱吸收和氨吸收两法的优点，其吸收工艺流程如下：

（1）排空物质的主要成分为_________________________。

（2）进入吸收塔以前加一个缓冲器的目的是___________。

（3）从吸收塔排出的混合液的用途之一为_____________。

Ⅱ.空气的主要污染物为硫的氧化物和氮的氧化物。

研究人员设计了同时净化废气中二氧化硫和氮的氧化物的方法，将其转化为硫酸和硝酸，工艺流程如下：

各室中发生的反应如下：

氧化室：

NO2（g）＋SO2（g）＋H2O（l）===H2SO4（l）＋NO（g）　ΔH＝akJ/mol。

清除室：

NO（g）＋NO2（g）===N2O3（g）　ΔH＝bkJ/mol；

N2O3（g）＋2H2SO4（l）===2NOHSO4（s）＋H2O（l）ΔH＝ckJ/mol。

分解室：

4NOHSO4（s）＋O2（g）＋2H2O（l）===4H2SO4（l）＋4NO2（g）　ΔH＝dkJ/mol。

回答下列问题：

（1）物质①和②分别为（写化学式）________、__________。

（2）写出SO2、O2和H2O反应生成H2SO4的热化学方程式：

________________________________________________。

9．硼的制备及其化合物的关系如下图所示（已知硼酸是白色片状晶体，溶解度很小，在水中的电离方程式为H3BO3＋H2O[B（OH）4]－＋H＋）：

（1）操作1的名称为_______________________________。

（2）硼酸为______（填“一元”、“二元”或“三元”）酸；步骤③中镁过量使B2O3充分反应，得粗硼，那么粗硼中的主要杂质是___________________________________。

（3）硼酸和甲醇反应生成硼酸酯的化学方程式为：

______；由纯硼制备氧化硼的化学方程式为__________________。

（4）已知：

B2O3（s）＋H2O（g）===2HBO2（g）ΔH＝akJ/mol

B2O3（s）＋3H2O（l）===2H3BO3（aq）　ΔH＝bkJ/mol

H2O（l）===H2O（g）　ΔH＝ckJ/mol

那么HBO2（g）＋H2O（l）===H3BO3（aq）　ΔH＝_________

（5）已知硼既能和酸反应又能和碱反应，化学性质类似于铝；请写出硼与氢氧化钠反应的化学方程式，并标出电子转移的方向和数目？

10.碳酸钠是造纸、玻璃、纺织、制革等行业的重要原料。

工业碳酸钠（纯度约98%）中含有Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、Cl－和SO

等杂质，提纯工艺流程如下：

已知碳酸钠的溶解度（S）随温度变化的曲线如下图所示：

回答下列问题：

（1）滤渣的主要成分为____________________。

（2）“趁热过滤”的原因是_________________________。

（3）若在实验室进行“趁热过滤”，可采取的措施是_________________________________________________（写出一种）。

（4）若“母液”循环使用，可能出现的问题及其原因是_________________________________________________。

（5）已知：

Na2CO3·10H2O（s）===Na2CO3（s）＋10H2O（g）　　ΔH1＝＋532.36kJ·mol－1

Na2CO3·10H2O（s）===Na2CO3·H2O（s）＋9H2O（g）　　ΔH2＝＋473.63kJ·mol－1

写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式__________。

11.锂被誉为“金属味精”，以LiCoO2为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。

工业上常以β锂辉矿（主要成分为LiAlSi2O6，还含有FeO、MgO、CaO等杂质）为原料来制取金属锂。

其中一种工艺流程如下：

已知：

①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH：

氢氧化物

Fe（OH）3

Al（OH）3

Mg（OH）2

开始沉淀pH

2.7

3.7

9.6

完全沉淀pH

3.7

4.7

11

②Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表：

温度/℃

0

10

20

50

75

100

Li2CO3的

溶解度/g

1.539

1.406

1.329

1.181

0.866

0.728

请回答下列问题：

（1）用氧化物形式表示LiAlSi2O6的组成：

________。

（2）反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是_____________________。

（3）写出反应Ⅲ中生成沉淀A的离子方程式___________。

（4）反应Ⅳ生成Li2CO3沉淀，写出在实验室中得到Li2CO3沉淀的操作名称__________，洗涤所得Li2CO3沉淀要使用__________（选填“热水”或“冷水”），你选择的理由是______________________________________________。

（5）电解熔融氯化锂生产锂时，阳极产生的氯气中会混有少量氧气，原因是___________________________________。

12.高纯氧化铝可用于制高压钠灯的陶瓷管。

实验室制取高纯氧化铝的流程如下：

（1）“除杂”操作是加入适量过氧化氢，用氨水调节溶液的pH约为8.0，以除去硫酸铵溶液中的少量Fe2＋。

检验Fe2＋是否除尽的实验操作是______________________。

（2）通常条件下Ksp[Fe（OH）3]＝4.0×10－38（mol/L）4，除杂后溶液中c（Fe3＋）约为______________。

（3）配制硫酸铝溶液时，需用硫酸酸化，酸化的目的是______________。

（4）“结晶”操作中，母液经蒸发浓缩至溶液表面刚出现薄层的结晶为止，冷却结晶，得到铵明矾（含结晶水）。

母液不能蒸干的原因是_____________________________。

（5）“分离”操作名称是______（填字母代号）。

A．蒸馏　　　　B．分液　　　　C．过滤

（6）测定铵明矾组成的方法是：

a．称取0.4530g铵明矾样品，高温灼烧，得Al2O3固体0.1020g；

b．称取0.4530g铵明矾样品，用适量蒸馏水溶解，再加入稍过量的BaCl2溶液，经陈化、过滤、灰化，得BaSO40.4659g。

c．称取0.4530g铵明矾样品，加入足量的NaOH溶液，加热，将产生的气体依次通过碱石灰和浓硫酸，浓硫酸增重0.0170g。

则铵明矾的化学式为________________。

13.金属镁和镁合金在航空、汽车制造和电子工业等领域具有广泛的用途，金属镁的冶炼有多种方法，其中之一为皮江法。

该方法是以白云石（CaCO3·MgCO3）为原料，经高温煅烧生成氧化物（CaO·MgO），氧化物在还原炉中经1200℃真空条件下用硅铁还原生成镁蒸气（铁在反应前后化合价不变），镁蒸气经冷凝器冷凝为粗镁，粗镁再经精炼、铸锭得到成品金属镁。

反应工艺流程如下图：

（1）在冶炼过程中反应温度对生成金属镁的影响如下图，从图中分析，该反应的反应热ΔH______（填“＜”、“＞”或“＝”）0，理由是______________________

（2）还原炉中的物质需要在1200℃真空条件下反应，真空条件对制备金属镁来讲，可以达到的目的是：

①____________；②______________。

（3）工业上，另一种冶炼金属镁的原理是，MgCO3

MgO＋CO2↑，MgO＋C＋Cl2

MgCl2＋CO，电解氯化镁。

工业上不直接电解氧化镁的原因是__________________

（4）另外也可以海水为原料来冶炼金属镁，已知298K时，Mg（OH）2的溶度积常数Ksp＝5.6×10－12（mol/L）3，如果在海水结晶的母液中，加入一定量的烧碱达到沉淀溶解平衡，测得pH＝13.00，则此温度下残留在溶液中的c（Mg2＋）＝________mol/L。

14.四氧化三铁在生产和生活中有着广泛的用途，打印机、复印机所使用的墨粉其主要成分是Fe3O4，下图是以工业绿矾为原料制取Fe3O4的一种工艺流程：

已知：

①工业绿矾中FeSO4的含量为52.5%，其中的杂质不参与反应；

②Fe（OH）2＋2Fe（OH）3===Fe3O4·4H2O

请回答下列问题：

（1）Fe3O4与稀硝酸反应的离子方程式是：

_____________，

检验反应后的溶液中含Fe3＋的方法是：

______________。

（2）在工艺流程中，通入适量空气“氧化”时的化学方程式是______________________________________________。

（3）流程图中所示的副产品是____________，提取该副产品还需要的操作依次是______________（填写序号）。

a．过滤　　b．加热浓缩　　c．冷却　　d．结晶　　e．洗涤

（4）在生产过程中，若工业绿矾的投料速率是12.16kg/h，为使产品较纯，鼓入空气的速率应为______m3/h（假设反应在标准状态下进行，空气中O2占20%）。

15.工业上以废铜为原料经一系列化学反应可生产氯化亚铜（CuCl），其工艺流程如下图所示：

试根据上图转化回答下列问题：

（1）工业生产Cl2时，尾气常用石灰乳吸收，而不用烧碱溶液吸收的原因是______________。

（2）还原过程中的产物为Na[CuCl2]，试写出反应的化学方程式___________________。

制备中当氯化完成后必须经还原过程再制得CuCl，为什么不用一步法制得CuCl？

（已知Cu2＋＋Cu＋2Cl－===2CuCl↓）。

（3）还原过程中加入少量盐酸的作用是_______________，加入NaCl且过量的原因是_________________________________。

（4）合成结束后所得产品用酒精淋洗的目的是_________。

（5）实验室中在CuCl2热溶液中通入SO2气体也可制备白色的CuCl沉淀，试写出该反应的离子方程式____________

16.高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。

利用湿法、干法制备高铁酸盐的原理如表所示。

湿法

强碱性介质中，Fe（NO3）3与NaClO反应生成紫红色高铁酸盐溶液

干法

Fe2O3、KNO3、KOH混合加热生成紫红色高铁酸盐和KNO2等产物

（1）工业上利用湿法制备高铁酸钾（K2FeO4）的流程如图所示：

①反应Ⅰ的化学方程式为_________________________。

②反应Ⅱ的离子方程式为_________________________。

③加入饱和KOH溶液的目的是_____________________。

（2）高铁酸钾是一种理想的水处理剂，其处理水的原理为_________________________________________________。

（3）干法制备K2FeO4的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。

（4）高铁电池是正在研制中的可充电干电池，如图为该电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有__________、_____________

17.铝、铁及其合金是制造飞机的重要材料，大飞机制造对拉动铝的冶炼、新型设备制造等相关行业的发展具有极为重要的作用。

工业上用铝土矿（成分为氧化铝、氧化铁）制取铝的流程如下：

请回答下列问题：

（1）下列关于铝及其化合物的说法正确的是______。

A．利用氨水、稀盐酸、氯化铝溶液即可证明氢氧化铝具有两性

B．使用镁铝合金制造飞机机体比使用单质铝制造飞机机体性能更差

C．用铝制备1mol氢氧化铝时，最少消耗0.375mol硫酸

D．将钠铝合金投入水中没有明显的现象

（2）我国大飞机制造也需要大量钢材，下列说法正确的是____。

A．铁和钢的主要化学成分相同，性质也相同

B．用磁铁矿（主要成分为Fe3O4）炼铁的反应中，1molFe3O4被CO还原成Fe转移8mole－

C．只利用KSCN溶液即可检验出赤铁矿中含有铁元素

D．铁矿石是一种可再生资源，没有必要进行开采限制

（3）操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ都用到的玻璃仪器有_______

（4）写出由溶液B生成Al（OH）3的离子方程式：

_____________。

（5）工艺流程中涉及到的氧化还原反应的化学方程式为________。

（6）生产过程中，除NaOH、H2O可以循环使用外，还可以循环使用的物质有__________（填化学式）。

用此法制取铝的副产品是____________（填化学式）。

18.锗位于第4周期第ⅣA族，高纯锗是一种良好的半导体材料，锗在自然界中主要以锗石矿（主要成分为Cu2S·FeS·GeS2，另含有少量Al2O3）的形式存在。

以锗石矿制备高纯锗的一种流程如下：

已知：

部分金属氢氧化物或水合氧化物开始沉淀和完全沉淀时溶液的pH见下表。

氢氧化物或水

合氧化物

Fe（OH）2

Fe（OH）3

Al（OH）3

GeO2·xH2O

开始沉淀pH

7.5

2.7

3.7

7.2

完全沉淀pH

9.7

3.7

4.7

8.6

回答下列问题：

（1）反应Ⅰ中加入浓盐酸时有一种红色金属固体产生，写出生成此物质的化学方程式：

_______________________。

（2）反应Ⅱ中加H2O2的作用是_______________________。

（3）反应Ⅲ和反应Ⅳ中所用的pH调节剂可以是下列物质中的___________________________________________。

A．SiO2B．Al2O3C．Na2CO3D．Mg（NO3）2

（4）若本反应调节pH时用的是一种盐，写出反应Ⅲ中生成沉淀A（白色）的离子方程式：

_______________________。

（5）反应Ⅴ的化学方程式为_________________________

19、随着材料科学的发展，金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用，并被誉为“合金的维生素”。

为回收利用含钒催化剂（含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣），科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，回收率达91.7%以上。

部分含钒物质在水中的溶解性如下表所示：

物质

VOSO4

V2O5

NH4VO3

（VO2）2SO4

溶解性

可溶

难溶

难溶

易溶

该工艺的主要流程如下：

请回答下列问题：

（1）工业上由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法，其用化学方程式表示为_________________________________。

（2）反应①的目的是_________________

（3）该工艺中反应③的沉淀率（又称沉矾率）是回

收钒的关键之一，写出该步发生反应的离子方

程式：

___________

（4）过热重分析测得：

NH4VO3在焙烧过程中，

固体质量的减少值（纵坐标）随温度变化的曲

线如下图所示。

则NH4VO3在分解过程中

____________________________。

A．先分解失去H2O，再分解失去NH3B．先分解失去NH3，再分解失去H2O

C．同时分解失去H2O和NH3D．同时分解失去H2、N2和H2O

参考答案　

1.

（1）4mol/L　该溶液的密度

（2）B

（3）2NaOH＋2ClO2＋H2O2===2NaClO2＋2H2O＋O22H2O2

2H2O＋O2↑

（4）连续测定吸收塔内溶液的pH（5）AD　（6）BED或ED　重结晶

2.

（1）是　

（2）Br2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HBr　2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－