化工生产.docx

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化工生产

化学高考中的重要考点—化工生产

1．（05广东22）钛（Ti）被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白（TiO2）是目前最好的白色

颜料。

制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿，我国的钛铁矿矿储量居世界首位。

含有Fe2O3的钛铁

矿（主要成分为FeTiO3）制取TiO2的流程如下：

（1）Ti的原子序数为22，Ti位于元素周期表中第_______周期，第______族。

（2）步骤①加铁的目的是__________________________________________________________；

　步骤②冷却的目的是___________________________________________________________。

（3）上述制备TiO2的过程中，可以利用的副产物是__________________；考虑成本和废物综合利用因素，废液中应加入___________________处理。

（4）由金红石（TiO2）制取单质Ti，涉及到的步骤为：

已知：

①C（s）+O2（g）==CO2（g）；△H=－393.5KJ/mol

②2CO（g）+O2（g）==2CO2（g）；△H=－566KJ/mol

③TiO2（s）+2Cl2（g）==TiCl4（s）+O2（g）；△H=+141KJ/mol

则TiO2（s）+2Cl2（g）+2C（s）==TiCl4（s）+2CO（g）的△H=________________________。

反应TiCl4+2Mg==2MgCl2+Ti在Ar气氛中进行的理由是_______________________。

2．（06广东22）（13分）往有机聚合物中添加阻燃剂，可增加聚合物的使用安全性，扩大其应

用范围。

例如，在某聚乙烯树脂中加入等质量由特殊工艺制备的阻燃型Mg（OH）2，树脂可

燃性大大降低。

该Mg（OH）2的生产工艺如下：

（1）精制卤水中的MgCl2与适量石灰乳反应合成碱式氯化镁［Mg（OH）2-xClx·mH2O］，反应

的化学方程为。

（2）合成反应后，继续在393K～523K下水热处理8h，发生反应：

［Mg（OH）2-xClx·mH2O］==（1-

）Mg（OH）2+

MgCl2+mH2O

水热处理后，过滤、水洗。

水洗的目的是。

（3）阻燃型Mg（OH）2具有晶粒大，易分散、与高分子材料相容性好等特点。

上述工艺流程

中与此有关的步骤是。

（4）已知热化学方程式：

Mg（OH）2（s）==MgO（s）+H2O（g）；△H1=+81.5kJ·mol-1

Al（OH）3（s）=

Al2O3（s）+

H2O（g）；△H2=+87.7kJ·mol-1

①Mg（OH）2和Al（OH）3起阻燃作用的主要原因是。

②等质量Mg（OH）2和Al（OH）3相比，阻燃效果较好的是，

原因是。

（5）常用阻燃剂主要有三类：

A、卤系，如四溴乙烷；B、磷系，如磷酸三苯酯；C、无机类，主要是Mg（OH）2和Al（OH）3。

从环保的角度考虑，应用时较理想的阻燃剂是（填代号），理由是。

4．（05上海27）硫酸铁（PFS）是一种新型高效的无机高分子絮凝剂，广泛用于水的处理。

用铁的氧化物为原料来制取聚合硫酸猴，为控制水解时Fe3+的浓度，防止生成氢氧化铁沉淀，原料中的Fe3+必须先还原为Fe2+。

实验步骤如下：

（1）用98%的硫酸配制28%的硫酸，所需的玻璃仪器除量筒外，还有。

（a）容量瓶（b）烧杯（c）烧瓶

（2）步骤

取样分析溶液中的Fe2+、Fe3+的含量，目的是。

（a）控制溶液中Fe2+与Fe3+含量比（b）确定下一步还原所需铁的量

（c）确定氧化Fe2+所需NaClO3的量（d）确保铁的氧化物酸溶完全

（3）用NaClO3氧化时反应方程式如下：

6FeSO4+NaClO3+3H2SO4→3Fe2（SO4）3+NaCl+3H2O

若改用HNO3氧化，则反应方程式如下

6FeSO4+2HNO3+3H2SO4→3Fe2（SO4）3+NO↑+4H2O

已知1molHNO3价格0.16元、1molNaClO3价格0.45元，评价用HNO3代替NaClO3作氧化剂的得弊，利是，

弊是。

聚合硫酸铁溶液中SO42¯与Fe3+物质的量之比不是3:

2。

根据下列供选择的试剂和基本操作，测定聚合硫酸铁产品溶液中SO42¯与Fe3+物质的量之比。

（4）测定时所需的试剂。

（a）NaOH（b）FeSO4（c）BaCl2（d）NaClO3

（5）需要测定和的质量（填写化合物的化学式）。

（6）选出测定过程中所需的基本操作（按操作先后顺序列出）。

（a）萃取、分液（b）过滤、洗涤（c）蒸发、结晶（d）冷却、称量（e）烘干或灼烧

5．高锰酸钾是锰的重要化合物和常用的氧化剂。

以下是工业上用软锰矿制备高锰酸钾的一种工艺流程。

（1）KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂。

其消毒机理与下列物质相同的是______（填代号）。

a.84消毒液（NaClO溶液）b.双氧水c.苯酚d.75%酒精

（2）高锰酸钾保存在棕色试剂瓶，下列试剂保存不需要棕色试剂瓶的是_______（填代号）。

a.浓硝酸b.硝酸银c.氯水d.烧碱

（3）上述流程中可以循环使用的物质有______________、______________（写化学式）。

（4）若不考虑物质循环与制备过程中的损失，则1molMnO2可制得__________molKMnO4。

（5）该生产中需要纯净的CO2气体。

若实验室要制备纯净的CO2所需试剂最好选择_____（选填代号）。

a.石灰石b.稀HClc.稀H2SO4d.纯碱

所需气体发生装置是_____________（选填代号）。

（6）操作Ⅰ的名称是_____________；操作Ⅱ是根据KMnO4和K2CO3两物质在__________（填性质）上差异，采用____________（填操作步骤）、趁热过滤得到KMnO4粗晶体的。

6．现有含FeCl2杂质的氯化铜晶体（CuCl2·2H2O），为制取纯净的CuCl2·2H2O，首先将其制成水溶液，然后按下图所示步骤进行提纯：

已知H2O2、KMnO4、NaClO、K2Cr2O7均具有强氧化性，要将溶液中的Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋沉淀为氢氧化物，需溶液的pH分别为6.4、6.4、3.7。

请回答下列问题：

（1）本实验最适合的氧化剂X是_____A．K2Cr2O7B．NaClOC．H2O2D．KMnO4

（2）物质Y不可以是____A．CuOB．CuCl2C．Cu（OH）2D．CuCO3

（3）除去Fe3＋的有关离子方程式是（物质Y在

（2）中选择合适的选项）：

________________________________________________________________

（4）加入氧化剂的目的是____________________________________________________。

（5）最后能不能直接蒸发结晶得到CuCl2·2H2O？

__________（填“能”或“不能”）。

如不能，应如何操作？

（如能，此空不填）________________________________________________。

7．氨是最重要的氮肥，是产量最大的化工产品之一。

课本里介绍的合成氨技术叫哈伯法，是德国人哈伯在1905年发明的，其合成原理为：

N2（g）+3H2（g）

2NH3（g）；△H=—92.4kJ/mol他因此获得了1918年诺贝尔化学奖。

试回答下列问题：

（1）合成氨工业中采取的下列措施可用勒夏特列原理解释的是（填序号）

A、采用较高压强（20Mpa~50Mpa）B、采用500℃的高温C、用铁触媒作催化剂

D、将生成的氨液化并及时从体系中分离出来,N2和H2循环到合成塔中并补充N2和H2

（2）右图是实验室模拟工业法合成氨的简易装置。

简述检验有氨气生成的方法

。

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

。

（4）1998年希腊亚里斯多德大学的Marmellos和Stoukides采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H+），实现了高温常压下高转化率的电化学合成氨。

其实验装置如图。

阴极的电极反应式。

8．空气吹出法工艺，是目前“海水提溴”的最主要方法之一。

其工艺流程如下：

（1）溴在周期表中位于_________周期，_________族。

（2）步骤

中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率，为什么？

。

（3）步骤

的离子方程式：

________________________________________。

（4）步骤

的蒸馏过程中，溴出口温度为何要控制在80—900C。

温度过高或过低都不利于生

产，请解释原因：

___________________________

________________。

（5）步骤

中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物，可利用它们的相对密度相差很大的特

点进行分离。

分离仪器的名称是______，分离时液溴从分离器的_____（填“上

口”或“下口”）排出。

（6）为什么不直接用含溴的海水进行蒸馏得到液溴，而要经过“空气吹出、SO2吸收、氯

化”：

。

强化训练

1．在硫酸工业中，通过下列反应使SO2转化为SO3：

2SO2+O2

2SO3，ΔH＜0，已知常压下平衡混合气体中SO3体积分数为91%。

试回答：

（1）在生产中常用过量的空气是为了____________________________________。

（2）加热到400℃～500℃是由于_____________________________________。

（3）压强采用______________，原因是__________________________________。

（4）常用浓H2SO4来吸收SO3而不用水，因为___________________________。

2．下面是合成氨的简要流程示意图：

沿x路线回去的物质是（）A．N2和H2B．催化剂C．NH3D．H2

3．利用天然气合成氨的工艺流程示意图如下：

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_______________________________________。

（2）nmolCH4经一次转化后产生CO0.9nmol，产生H2___________________________mol

（3）K2CO3（aq）和CO2反应在加压下进行，加压的理论依据是__________________

A．相似相溶原理B．勒夏特列原理C．酸碱中和原理

（4）由KHCO3分解得到的CO2可以用于___________________________（写出一种用途）。

（5）整个流程有三处循环，一是Fe（OH）3循环，二是K2CO3（aq）循环，请在上述流程图

中标出第三处循环（循环方向、循环物质）。

4．甲、乙、丙三个化肥厂生产尿素所用的原料不同，但生产流程相同，试解答下列问题：

（1）用化学方程式表示甲、乙、丙三个工厂合成尿素的原料气H2和CO2的生产过程。

①甲厂以焦炭、空气和水为原料；②乙厂以天然气、空气和水为原料；

③丙厂以石脑油（主要成分C5H12）、空气和水为原料。

（2）按工业有关规定，利用原料所制得的原料气H2和CO2的物质的量之比，若最接近合成尿素的原料气NH3（换算为H2的物质的量）和CO2物质的量之比，则对原料的利用率最高。

据此判断甲、乙、丙三个工厂哪个工厂对原料的利用率最高？

5．氯碱厂电解饱和食盐水溶液制取NaOH的工艺流程示意图如下：

依据上图，完成下列填空：

（1）在电解过程中，与电源正极相连的电极上发生反应的化学方程式为________

与电源负极相连的电极附近，溶液的pH_________。

（2）工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质，精制过程发生反应的离子方程式为____________。

（3）如果粗盐中SO

含量较高，必须添加钡试剂除去SO

，该钡试剂可以是__________。

A．Ba（OH）2B．Ba（NO3）2C．BaCl2

（4）为了有效地除去Ca2+、Mg2+、SO

，加入试剂的合理顺序为________________

A．先加入NaOH，后加入Na2CO3，再加入钡试剂

B．先加入NaOH，后加入钡试剂，再加入Na2CO3

C．先加入钡试剂，后加入NaOH，再加入Na2CO3

（5）脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过_________________、冷却、_______________________（填写操作名称）除去NaCl。

（6）用隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止Cl2和NaOH反应；采用无隔膜电解冷的食盐水，Cl2和NaOH充分接触，产物仅是NaClO和H2，相应的化学方程式为____________________________。

6．制取硝酸铵的流程图如下，请回答下列问题：

（1）合成氨的原料通常各来自何处？

（2）已知N2（g）+3H2（g）

2NH3（g），ΔH＝－92kJ·mol－1。

请解释：

①什么是可逆反应？

②为有效提高氨的产率，实际生产中宜采取哪些措施？

（3）写出氨催化氧化的化学方程式。

铂—铑合金网有何作用？

为什么铂铑合金网未预热也会

发热？

（4）生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物，如何消除它们对大气的污染？

写出反应式。

（5）举出硝酸铵的两种主要用途。

解释为什么该用途对现代社会非常重要？

（6）在一定温度和压强的密闭容器中，将平均式量为8.5的H2和N2混合，当该反应达到平衡时，测出平衡混合气的平均式量为10，此时N2的转化率为______________，平衡混合气体中NH3的体积分数为____________________________________。

7．蛇纹石矿可以看作由MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2组成。

由蛇纹石制取碱式碳酸镁的实验步骤如下：

氢氧化物

Fe（OH）3

Al（OH）3

Mg（OH）2

开始沉淀pH

1.5

3.3

9.4

（1）蛇纹石矿加盐酸溶解后，溶液里除了Mg2+外，还含有的金属离子是________

（2）进行Ⅰ操作时，控制溶液pH＝7－8（有关氢氧化物沉淀的pH见右表）Ca（OH）2不能过量，若Ca（OH）2过量可能会导致_________溶解、_________沉淀。

（3）从沉淀混合物A中提取红色氧化物作颜料，先向沉淀物A中加入（填入物质的化学式），然后__________________________________（依次填写实验操作名称）。

（4）物质循环使用，能节约资源。

上述实验中，可以循环使用的物质是___________（填写物质化学式）。

（5）现设计一个实验，确定产品aMgCO3·bMg（OH）2·cH2O中a、b、c的值，请完善下列实验步骤（可用试剂：

浓硫酸、碱石灰）：

①样品称量②高温分解③____________________________________

④____________________________________⑤MgO称量

（6）18.2g产品完全分解后，产生6.6gCO2和8.0gMgO，由此可知，产品的化学式中：

a=_________b=_________C=_________

8．我国有丰富的天然气资源。

以天然气为原料合成尿素的主要步骤如下图所示（图中某些转化步骤及生成物未列出）：

请填写下列空白：

（1）已知0.5mol甲烷和0.5mol水蒸气在t℃，pkPa时，完全反应生成一氧化碳和氢气（合

成气），吸收了akJ热量。

该反应的热化学方程式是：

。

（2）在合成氨的实际生产过程中，常采取的措施之一是：

将生成的氨从混合气体中及时分离出来，并将分离出氨后的氮气和氢气循环利用，同时补充氮气和氢气。

请应用化学反应速率和化学平衡的观点说明采取该措施的理由：

。

（3）当甲烷合成氨气的转化率为75％时，以5.60×107L甲烷为原料能够合成L氨气。

（假设体积均在标准状况下测定）

（4）已知尿素的结构简式为，请写出两种含有碳氧双键的尿素的同分异构体的结构简式：

①，②。

9．二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料。

工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下：

某软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Si（16.27%）、Fe（5.86%）、Al（3.42%）、Zn（2.68%）和Cu（0.86%）等元素的化合物。

部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表，回答下列问题：

沉淀物

Al（OH）3

Fe（OH）3

Fe（OH）2

Mn（OH）2

Cu（OH）2

Zn（OH）2

CuS

ZnS

MnS

FeS

pH

5.2

3.2

9.7

10.4

6.7

8.0

≥–0.42

≥2.5

≥7

≥7

（1）硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，酸浸时发生的主要反应的化学方程式为。

（2）滤渣A的主要成分是。

（3）加入MnS的目的是除去杂质。

（4）碱性锌锰电池中，MnO2参与的电极反应方程式为。

（5）从废旧碱性锌锰电池中可以回收利用的物质有（写两种）。

10．黄铁矿（主要成分为FeS2）是工业制取硫酸的重要原料，其煅烧产物为SO2和Fe3O4。

（1）将0.050molSO2（g）和0.030molO2（g）放入容积为1L的密闭容器中，反应：

2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g）在一定条件下达到平衡，测得c（SO3）＝0.040mol/L。

计算该条件下反应的平衡常数K和SO2的平衡转化率（写出计算过程）。

（2）已知上述反应是放热反应，当该反应处于平衡状态时，在体积不变的条件下，下列措施中有利于提高SO2平衡转化率的有（填字母）

A．升高温度B．降低温度C．增大压强D．减小压强E．加入催化剂G．移出氧气

（3）SO2尾气用饱和Na2SO3溶液吸收可得到更要的化工原料，反应的化学方程式为：

。

（4）将黄铁矿的煅烧产物Fe3O4溶于H2SO4后，加入铁粉，可制备FeSO4。

酸溶过程中需保持溶液足够酸性，其原因是。

11．羟基磷灰石[Ca5（PO4）3OH]是一种一种重要的生物无机材料。

其常用的制备方法有两种：

方法A：

用浓氨水分别调Ca（NO3）2和（NH4）2HPO4溶液的pH约为12；在剧烈搅拌下，将（NH4）2HPO4溶液缓慢滴入Ca（NO3）2溶液中。

方法B：

剧烈搅拌下，将H3PO4溶液缓慢滴加到

Ca（OH）2悬浊液中。

3种钙盐的溶解度随溶液pH的变化如右图所示（图中纵坐标是钙离子浓度的对数），回答下列问题：

（1）完成方法A和方法B中制备Ca5（PO4）3OH的化学反应方程式：

①5Ca（NO3）2＋3（NH4）2HPO4＋4NH3·H2O＝

Ca5（PO4）3OH↓＋＋

②5Ca（OH）2＋3H3PO4＝

（2）与方法A相比，方法B的优点是。

（3）方法B中，如果H3PO4溶液滴加过快，制得的产物不纯，其原因是

。

（4）图中所示3种钙盐在人体中最稳定的存在形式是（填化学式）。

（5）糖沾附在牙齿上，在酶的作用下产生酸性物质，易造成龋齿。

结合化学平衡移动原理，分析其原因。

12．工业上以硫铁矿为原料制硫酸所产生的尾气除了含有N2、O2外，还含有SO2、微量的SO3和酸雾。

为了保护环境，同时提高硫酸工业的综合经济效益，应尽可能将尾气中的SO2转化为有用的副产品。

请按要求回答下列问题：

（1）将尾气通入氨水中，能发生多个反应，写出其中可能发生的两个氧化还原反应的化学方程式：

、。

（2）在尾气与氨水反应所得到的高浓度溶液中，按一定比例加入氨水或碳酸氢铵，此时溶液的温度会自行降低，并析出晶体。

①导致溶液温度降低的原因可能是；②析出的晶体可用于造纸工业，也可用于照相用显影液的生产。

已知该结晶水合物的相对分子质量为134，则其化学式为；③生产中往往需要向溶液中加入适量的对苯二酚或对苯二胺等物质，其目的是。

（3）能用于测定硫酸尾气中SO2含量的是。

（填字母）

A．NaOH溶液、酚酞试液B．KMnO4溶液、稀H2SO4C．碘水、淀粉溶液D．氨水、酚酞

13．工业上制备BaCl2的工艺流程图如下：

某研究小组在实验室用重晶石（主要成分BaSO4）对工业过程进行模拟实验。

查表得

BaSO4（s）+4C（s）

4CO（g）+BaS（s）△H1=571.2kJ·mol-1①

BaSO4（s）+2C（s）

2CO2（g）+BaS（s）△H2=226.2kJ·mol-1②

（1）气体用过量NaOH溶液吸收,得到硫化钠。

Na2S水解的离子方程式为。

（2）向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr，当两种沉淀共存时，

=。

[Ksp（AgBr）=5.4×10-13，Ksp（AgCl）=2.0×10-10]

（3）反应C（s）+CO2（g）

2CO（g）的△H2=kJ·mol-1。

（4）实际生产中必须加入过量的炭，同时还要通入空气，其目的是

，。

14．“温室效应”是全球关注的环境问题之一。

CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体。

因此，控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径。

（1）下列措施中，有利于降低大气中CO2浓度的有：

。

（填字母）

a．减少化石燃料的使用b．植树造林，增大植被面积

c．采用节能技术d．利用太阳能、风能

（2）将CO2转化成有机物可有效实现碳循环。

CO2转化成有机物的例子很多，如：

a．6CO2+6H2O

C6H12O6b．CO2+3H2

CH3OH+H2O

c．CO2+CH4

CH3COOHd．2CO2+6H2

CH2==CH2+4H2O

以上反应中，最节能的是，原子利用率最高的是。

（3）文献报道某课题组利用CO2催化氢化制甲烷的研究过程如下：

反应结束后，气体中检测到CH4和H2，滤液中检测到HCOOH，固体中检测到镍粉和Fe3O4。

CH4、HCOOH、H2的产量和镍粉用量的关系如下图所示（仅改变镍粉用量，其他条件不变）：

研究人员根据实验结果得出结论：

HCOOH是CO2转化为CH4的中间体，

即：

CO2

HCOOH

CH4

①写出产生H2的反应方程式

。

②由