工业流程.docx
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工业流程
工业流程
1.(2010上海高考)工业生产纯碱的工艺流程示意图如下:
完成下列填空:
(1)粗盐水加入沉淀剂A、B除杂质(沉淀剂A来源于石灰窑厂),写出A、B的化学式。
A B
(2)实验室提纯粗盐的实验操作依次为:
取样、 、沉淀、 、 、冷却结晶、 、烘干。
(3)工业生产纯碱工艺流程中,碳酸化时产生的现象是 。
碳酸化时没有析出碳酸钠晶体,其原因是 。
(4)碳酸化后过滤,滤液D最主要的成分是 (填写化学式),检验这一成分的阴离子的具体方法是:
。
(5)氨碱法流程中氨是循环使用的,为此,滤液D加入石灰水产生氨。
加石灰水后所发生的反应的离子方程式为:
滤液D加石灰水前先要加热,原因是 。
(6)产品纯碱中含有碳酸氢钠。
如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数,纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为:
(注明你的表达式中所用的有关符号的含义)
2.(2009宁德质检)利用天然气合成氨的部分工艺流程示意图如下:
依据上述流程,完成下列问题:
(1)写出流程中一次转化的化学方程式:
。
(2)上述流程有二处循环,一是K2CO3(aq)循环,二是 循环(填化学式)。
(3)1998年科学家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解法合成氨。
写出阳极反应式:
。
(4)一定温度下,将amolN2与bmolH2的混合气体通入容积为2L的密闭容器中,发生反应:
N2(g)+
H2(g)
NH3(g)△H<0。
达到平衡时,测得n(N2)=13mol;n(NH3)=6mol。
①该反应平衡常数的表达式:
K= ;
②达到平衡时N2的转化率为 ;
③为了提高H2的转化率,可采取的措施是 。
A.增大的H2浓度 B.增大的N2浓度 C.使用催化剂 D.降低温度
3.(2009扬州调研)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)图中CH4的第一次转化过程中的化学方程式是 。
(2)脱硫过程中,若有nmolFe2O3·H2O转化,则生成S的物质的量为 mol(用含n的代数式表示)。
(3)整个流程有三个循环:
一是K2CO3(aq)循环,二是N2和H2循环,第三个循环中被循环物质是 。
(4)改用过量NaOH溶液吸收天然气中的硫化氢,以石墨作电极电解吸收后所得溶液可回收硫,其电解总反应方程式(忽略氧气的氧化还原)为____________________,该方法的优点是____________。
4.(2009青岛质检)随着能源问题的进一步突出,利用热化学循环制氢的研究受到许多发达国家的青睐。
最近的研究发现,复合氧化物铁酸锰(MnFe2O4)也可以用于热化学循环分解水制氢, MnFe2O4的制备流程如下:
(1)投入原料Fe(NO3)n和Mn(NO3)2的物质的量之比应为___________。
(2)步骤二中“连续搅拌”的目的是__________________________;
(3)利用MnFe2O4热化学循环制氢的反应可表示为:
MnFe2O4
MnFe2O4-x+
O2↑
MnFe2O4-x+xH2O→MnFe2O4+xH2↑
请认真分析上述两个反应并回答下列问题:
①从理论上讲,该循环中,1molH2O能制 molH2
②若MnFe2O4-x中x=0.8,则MnFe2O4-x中Fe2+占全部铁元素的百分率为______。
③针对MnFe2O4热化学循环制氢过程存在的不足,你认为热化学循环制氢还需要解决的化学问题是 。
5.(2008青岛质检)现代社会中铜在电气、交通、机械和冶金、能源及石化工业、高科技等领域有广泛的应用。
某铜矿石含氧化铜、氧化亚铜、三氧化二铁和脉石(SiO2),现采用酸浸法从矿石中提取铜,其工艺流程图如下。
其中铜的萃取(铜从水层进入有机层的过程)和反萃取(铜从有机层进入水层的过程)是现代湿法炼铜的重要工艺手段。
已知:
①Cu+在酸性溶液中不稳定,可发生自身氧化还原反应;②当矿石中三氧化二铁含量太低时,可用硫酸和硫酸铁的混合液浸出铜;③反萃取后的水层2是硫酸铜溶液。
回答下列问题:
(1)矿石用稀硫酸处理过程中Cu2O发生反应的离子方程式为:
;
(2)“循环I”经多次循环后的水层1不能继续循环使用,但可分离出一种重要的硫酸盐晶体,该晶体的化学式是 。
若水层1暴露在空气中一段时间后,可以得到另一种重要的硫酸盐,写出水层1暴露在空气中发生反应的离子方程式 。
(3)写出电解过程中阳极(惰性电极)发生反应的电极反应式:
。
(4)“循环III”中反萃取剂的主要成分是 。
6.(2009上海联考)重晶石矿的主要成分为硫酸钡,纯净的硫酸钡才能供医用作“钡餐”,在对某些内脏器官进行X射线透视时服用。
硫化钡是可溶于水的盐。
讨论用重日石矿制硫酸钡,设计流程如下:
(1)写出步骤①的化学反应方程式 ,该反应产生的气体具有 、 等用途。
(2)为进行②反应先要分离出硫化钡溶液,采用的方法是 。
在此之前要在溶液中滴入少量Ba(OH)2溶液,其作用是 。
(3)若B物质在该生产过程中可循环使用,则③反应的化学方程式是:
。
(4)有人提出②反应产生了有臭有毒的气体,可采用改变反应物的方法使无该气体产生,则②反应的化学方程式是:
。
此时若要B物质还能循环使用,则C为 (写化学式)。
(5)BaSO4是因为具有 、 等性质而可用作“钡餐”的。
7.(2008南京一研)七水硫酸镁(MgSO4·7H2O)在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用,利用化工厂生产硼砂的废渣-一硼镁泥可制取七水硫酸镁。
硼镁泥的主要成分是MgCO3,还含有其他杂质(MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3、MnO等)。
表1 部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH
沉淀物
Al(OH)3
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Mn(OH)2
Mg(OH)2
pH值
5.2
3.2
9.7
10.4
11.2
表2 两种盐的溶解度(单位为g/100g水)
温度/℃
10
30
40
50
60
CaSO4
0.19
0.21
0.21
0.20
0.19
MgSO4·7H2O
30.9
35.5
40.8
45.6
/
硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下:
根据以上流程图并参考表格pH数据和溶解度数据,试回答下列问题:
(1)过滤I的滤液中加入硼镁泥,调节溶液的pH=5~6,再加入NaClO溶液加热煮沸,将溶液中的Mn2+氧化成MnO2,反应的离子反应方程式为 。
加热煮沸的主要目的是_ 。
(2)沉淀B中除MnO2、SiO2外还含有 (填化学式)等物质。
(3)检验过滤Ⅱ后的滤液中是否含有Fe3+的实验方法是 ;
(4)沉淀C的化学式是 。
过滤II需趁热过滤的理由是
8.(2008南京二测)二氧化氯(ClO2)被称作第四代杀菌消毒剂。
(1)工业上用NaCl还原NaClO3生产ClO2的工艺流程如下图所示:
①反应器中发生反应的化学方程式为:
2NaClO3+2NaCl+2H2SO4=2ClO2↑+Cl2↑+2Na2SO4+2H2O
生产中将NaClO3和NaCl按物质的量之比1:
1.05的混合水溶液加入反应器,NaCl稍过量的目的是 。
②反应器中生成的ClO2和Cl2由通入空气驱出进入ClO2吸收塔,产生的混合液进入汽提塔,汽提塔排出的废液成分主要是 (填化学式,下同)。
③以上生产流程中循环②循环利用的物质是 。
④为提高ClO2的产量,可用亚氯酸钠(NaClO2)与反应器中Cl2反应生成ClO2,该反应的化学方程式为 。
尾气中的Cl2可用SO2水溶液吸收,该反应的化学方程式为 。
(2)用阳离子交换膜分隔的电解池电解450g/LNaClO2溶液,可在阳极室产生ClO2,在阴极室产生H2和NaOH。
下列有关说法正确的是 (填字母符号)。
A.电解时电子流向为:
电源负极→导线→阴极,阳极→导线→电源正极
B.在电解过程中,Na+向阳极移动,ClO—2向阴极移动
C.在电解过程中阳极周围的pH基本不变
D.电解的离子方程式可表示为:
2ClO—2+2H2O
2ClO2↑+H2↑+2OH—
9.(2010潍坊适练)有两条途径可以使重晶石(BaSO4)转化为碳酸钡,如下图所示:
试回答下列问题:
(l)反应I中发生的主要反应为:
BaSO4+4C=BaS+4CO,若1molBaSO4完全反应,电子转移的物质的量为 ;
(2)Na2CO3溶液的pH大于10,用离子方程式说明其主要原因 ,其溶液中离子浓度由大到小的顺序是 ;
(3)已知反应IV中发生的反应为:
BaSO4(s)+CO32-
BaCO3(s)+SO42-,写出此反应平衡常数表达式K= ;若KSP(BaSO4)为,KSP(BaCO3)为5×10-9,则K的值为 ;
(4)若每次加入1L2mol·L-1的Na2CO3溶液,至少需要 次可以将0.2molBaSO4转化为BaCO3。
10.(2010厦门二检)高温裂解法处理工业废硫酸工艺流程图如下:
废硫酸高
温裂解的基本原理可用下列方程按两个阶段进行
H2SO4(l) SO3(g)+H2O(g) △H=+176kJ·mol-1
2SO3(g)
2SO2(g)+O2(g) △H=+196k·mol-1
为研究废硫酸的雾化和裂解情况,有关实验数据如下:
雾化后废硫酸液滴直径
废硫酸完全裂解所需时间
普通雾化器
800-1200μm
10s以上
旋转式雾化器
600-850μm
8-10s
压缩风雾化器
400-650μm
6-7s
超声波雾化器
100-300μm
3.5-5s
(1)由上表数据可得出的结论是 ;
(2)废硫酸裂解成SO2总反应的热化学方程式为 ;
(3)在催化氧化室中发生反应:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)△H=-196kJ·mol-1
① 某温度时,该反应的平衡常数K=3.5,平衡后再充入一定量气体测得100L的恒容密闭容器中含有3.0molSO2,16.0molO2和3.0molSO3(g),此时平衡
移动;(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)
②上述反应达到平衡后,改变下列条件,能使SO2平衡浓度比原来减小的是 ;(填字母)
A.保持温度和容器体积不变,充入1.0molO2
B.保持温度和容器内压强不变,充入3.0molN2
C.降低温度
D.在其他条件不变时,缩小容器的容积
(4)尾气SO2用饱和Na2SO3溶液吸收可得到一种化工原料,反应的化学方程式为 ;
(5)科学家研究出以右图所示装置用电化学原理生产硫酸的新工艺,其阳极的电极反应式为 ,总反应的化学方程式为 。
11.(2010泉州二检)过氧化钙(CaO2)难溶于水,在常温下稳定,在潮湿空气及水中缓慢分解放出氧气,因而广泛应用于渔业、农业、环保等许多方面。
下图是以大理石(主要杂质是氧化铁)等为原料制取过氧化钙(CaO2)的流程。
请回答下列问题:
(1)操作①应包括下列操作中的 (填序号)。
A.溶解 B.过滤 C.蒸馏 D.分液 E.蒸发结晶
(2)用氨水调节pH至8~9的目的是 。
(3)若测得滤液C中c(CO32-)=10-3 mol/L,则Ca2+ (填“是”或“否”)沉淀完全。
[已知c(Ca2+)≤10-5mol/L可视为沉淀完全;Ksp(CaCO3)=4.96×10-9]
(4)若在滤液C中,加入HNO3使溶液呈酸性以得到副产物NH4NO3,则酸化后溶液中,
c(NH4+) c(NO3-)(填“≥”、“≤”、“<”、“>”或“=”)
(5)操作②是:
在低温下,往过氧化氢浓溶液中投入无水氯化钙进行反应,写出该反应的化学方程式 。
一段时间后,再加入氢氧化钠溶液,当调节溶液pH至9~11,才出现大量沉淀。
用简要的文字解释需用氢氧化钠调节pH至9~11的原因 。
(6)已知大理石含CaCO3的质量分数为a,mg大理石可以制得ngCaO2,请计算:
CaCO3转化为CaO2过程中,Ca原子的利用率为 。
12.(2009三明质检)氯化亚铜(CuCl)在石油工业生产中常用作脱硫剂和脱色剂。
工业生产氯化亚铜的一种工艺流程如下图所示:
已知:
①CuCl难溶于水和乙醇,干燥的CuCl在空气中比较稳定,但湿的CuCl在空气中易发生水解和氧化;②CuCl溶于氯化钠的浓溶液可生成CuCl2-,CuCl2-的溶液用水稀释可生成CuCl沉淀,反应式为CuCl2-
CuCl↓+Cl―。
(1)往CuSO4和NaCl混合液中通入SO2可生成CuCl2-和硫酸,请写出反应的离子方程式:
____________________________。
(2)在反应⑴中,温度升至70~80℃,并使用NaCl浓溶液,主要目的是______。
(3)在反应⑴中,还原剂除了可用SO2外,还可选用______(填标号)。
A.Na2SO3 B.Cu C.Ag
(4)过滤所得沉淀须迅速用____(填“水”或“95%乙醇”)洗涤、干燥得CuCl成品。
(5)合成氨工业生产中的CO会使催化剂中毒,可通过下列反应除去。
[Cu(NH3)2]Ac(aq)+CO(g)+NH3(g)=[Cu(NH3)3]Ac·CO(aq) △H<0,生产中为了提高CO的吸收率,可采用的措施是__________。
⑹.CuOH不稳定易分解为Cu2O。
298K时,CuOH的Ksp=1.0×10-14,CuCl的Ksp=1.2×10-6。
把CuCl固体和NaOH溶液混合,加热,得到红色沉淀,该沉淀的化学式为______。
13.(2009东城二模)
(1)工业上以粗铜为原料采取如图17所示流程制备硝酸铜晶体:
①在步骤a中,还需要通入氧气和水,其目的是 。
②在保温去铁的过程中,为使Fe3+沉淀完全,可以向溶液中加入CuO,调节溶液的pH,根据下表数据,溶液的pH应保持在 范围。
氢氧化物开始沉淀时的pH
氢氧化物沉淀完全时的pH
Fe3+
Cu2+
1.9
4.7
3.2
6.7
不用加水的方法调节溶液pH的原因是 。
③进行蒸发浓缩时,要用硝酸调节溶液的pH=1,其目的是(结合离子方程式说明) 。
(2)工业上常利用硝酸铜溶液电镀铜,电镀时阴极的电极反应式是 。
(3)图18是某小组同学查阅资料所绘出的硝酸铜晶体[Cu(NO3)2·nH2O]的溶解度曲线(温度在30℃前后对应不同的晶体),下列说法正确的是 (填字母)。
a.A点时的溶液为不饱和溶液
b.B点时两种晶体可以共存
c.按上述流程最终得到的晶体是Cu(NO3)2·3H2O
d.若将C点时的溶液降温至30℃以下,可以析出Cu(NO3)2·6H2O晶体
(4)某些共价化合物(如H2O、NH3、N2O4等)在液态时有微弱的导电性,主要是因为发生了电离,如:
2NH3
NH4++NH2-,由此制备无水硝酸铜的方法之一是用Cu与液态N2O4反应。
液态N2O4电离得到的两种离子所含电子数相差18,则液态N2O4电离的方程式是 ;Cu与液态N2O4反应制得无水硝酸铜的化学方程式是 。
14.(2010江苏高考)钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等。
某主要生产BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工厂利用钡泥制取Ba(NO3)2,其部分工艺流程如下:
(1)酸溶后溶液中pH=1,、Ba(FeO2)2与HNO3的反应化学方程式为 。
(2)酸溶时通常控制反应温度不超过70℃,且不使用浓硝酸,原因是 、 。
(3)该厂结合本厂实际,选用的X为 (填化学式);中和Ⅰ使溶液中 (填离子符号)的浓度减少(中和Ⅰ引起的溶液体积变化可忽略)。
(4)上述流程中洗涤的目的是 。
15.(2010广东高考)碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。
以β-锂辉石(主要成分为Li2O·Al2O3·4SiO2)为原材料制备Li2CO3的工艺流程如下:
已知:
Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的PH分别为3.2、5.2、9.7和12.4;Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303K下的溶解度分别为34.2g、12.7g和1.3g.
(1)步骤Ⅰ前,β-锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是_____________.
(2)步骤Ⅰ中,酸浸后得到的酸性溶液中含有Li+、SO42-,另含有Al3+、Fe3+、Fe2+、Mg2+、Ca2+、Na+等杂质,需在搅拌下加入_____________(填“石灰石”、“氯化钙”或“稀硫酸”)以调节溶液的PH到6.0~6.5,沉淀部分杂质离子,然后分离得到浸出液。
(3)步骤Ⅱ中,将适量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中,可除去的杂质金属离子有______________.
(4)步骤Ⅲ中,生成沉淀的离子方程式为________________.
(5)从母液中可回收的主要物质是_____________.
16.(2010山东高考)对金属制品进行抗腐蚀处理,可延长其使用寿命。
(1)以下为铝材表面处理的一种方法:
①碱洗的目的是洗去铝材表面的自然氧化膜,碱洗时候常有气泡冒出,原因是 (用离子方程式表示)。
为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收,最好向槽液中加入下列试剂中的 。
a.NH3 b.CO2 c.NaOH d.HNO3
②以铝材为阳极,在H2SO4溶液中电解,铝材表面形成氧化膜,阳极电极反应式为 。
取少量废电解液,加入NaHCO3,溶液后产生气泡和白色沉淀,产生沉淀的原因是
(2)镀铜可防止铁制品腐蚀,电镀时用铜而不用石墨做阳极的原因是 。
(3)利用右装置,可以模拟铁的电化学防护。
若X为碳棒,为减缓铁的腐蚀,开关K应该置于 处。
若X为锌,开光K置于M处,该电化学防护法称为 。
17.(2010安徽高考)锂离子电池的广泛应用使回收利用锂资源成为重要课题。
某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料(LiMn2O4、碳粉行涂覆在铝箔上)进行资源回收研究,设计实验流程如下:
⑴第②步反应得到的沉淀X的化学式为 。
⑵第③步反应的离子方程式是 。
⑶第④步反应后,过滤Li2CO3所需的玻璃仪器有 。
若过滤时发现滤液中有少量浑浊,从实验操作的角度给出两种可能的原因:
_。
⑷若废旧锂离子电池正极材料含LiMn2O4的质量为18.1g,第③步反应中加入20.0mL3.0mol·L-1的H2SO4溶液,假定正极材料中的锂经反应③和④完全转化为Li2CO3,则至少有 gNa2CO3参加了反应。
18.(2010福建高考)硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料。
工业上常用菱锌矿生产硫酸锌,菱锌矿的主要成分是ZnCO3,并含少量的Fe2O3、FeCO3 MgO、CaO等,生产工艺流程示意如下:
(1)将菱锌矿研磨成粉的目的是_____。
(2)完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式:
□Fe(OH)2+□____+□_____==□Fe(OH)3+□Cl-
(3)针铁矿(Goethite)是以德国诗人歌德(Goethe)名字命名的,组成元素是Fe、O和H,化学式量为89,化学式是_______。
(4)根据下表数据,调节“滤液2”的ph时,理论上可选用的最大区间为______。
Mg(OH)2
Zn(OH)2
MgCO3
CaCO3
开始沉淀的pH
10.4
6.4
—
—
沉淀完全的pH
12.4
8.0
—
—
开始溶解的pH
—
10.5
—
—
Ksp
5.6×10-12
—
6.8×10-6
2.8×10-9
(5)工业上从“滤液3”制取MgO过程中,合适的反应物是______(选填序号)。
a.大理石粉 b.石灰乳 c.纯碱溶液 d.烧碱溶液