化工生产流程题样本.docx
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化工生产流程题样本
第16讲化工生产流程
【考纲】
能够经过对生产、生活和科学实验中化学现象以及相关数据和图形等的观察,获取有关的感性知识和印象,并运用分析、比较、归纳等方法对所获取的信息进行初步加工和应用的能力。
【课前检测】
1.【江苏】以硫铁矿(主要成分为FeS2)为原料制备氯化铁晶体(FeCl3·6H2O)的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)在一定条件下,SO2转化为SO3的反应为SO2+O2SO3,该反应的平衡常数表示式为K=;过量的SO2与NaOH溶液反应的化学方程式为。
(2)酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量,其目的是、。
(3)通氯气氧化后时,发生的主要反应的离子方程式为;
该过程产生的尾气可用碱溶液吸收,尾气中污染空气的气体为(写化学式)。
2.【江苏】钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有、、、等]。
某主要生产、、的化工厂利用钡泥制取,其部分工艺流程如下:
(1)酸溶后溶液中,与的反应化学方程式为。
(2)酸溶时一般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。
工业流程类型:
【考题引路】
【典例1】碳酸锰(MnCO3)是理想的高性能强磁性材料,也是制备Mn2O3、MnO2等锰的氧化物的重要原料,广泛用于电子、化工、医药等行业。
一种制备MnCO3的生产流程如下图所示。
已知生成氢氧化物的pH和有关硫化物的Ksp如下表:
物质
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Mn(OH)2
开始沉淀pH
2.7
7.6
8.3
完全沉淀pH
3.7
9.6
9.8
物质
MnS
CuS
PbS
Ksp
2.5×10—13
6.3×10—36
8.0×10—28
软锰矿主要成分为MnO2,其中含有铁、铝、硅的氧化物和少量重金属化合物杂质,SO2来自工业废气。
流程①中主要发生的反应有:
MnO2+SO2====MnSO42Fe3++SO2+2H2O====2Fe2++SO42—+4H+。
(1)流程①中所得MnSO4溶液的pH比软锰矿浆的pH(填”大”或”小”),该流程可与(填写工业生产名称)联合,生产效益更高。
(2)反应②的目的是将溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,其离子反应方程式为 ,这样设计的目的和原理是 。
(3)反应③中硫化钠的作用是使重金属离子转化为硫化物沉淀,碳酸钙的作用是。
(4)反应④发生的化学反应为:
MnSO4+2NH4HCO3=MnCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O。
反应中一般需加入稍过量的NH4HCO3,且控制溶液的pH为6.8~7.4。
加入稍过量的NH4HCO3的目的是,溶液的pH不能过低的原因是。
(5)软锰矿中锰的浸出有两种工艺:
工艺A:
软锰矿浆与含SO2的工业废气反应
工艺B:
软锰矿与煤炭粉混合,焙烧后加稀硫酸溶解。
其中工艺A的优点是。
(答对1个即可)
【典例2】工业上常回收冶炼锌废渣中的锌(含有ZnO、FeO、Fe2O3、CuO、Al2O3等杂质),并用来生产Zn(NO3)2·6H2O晶体,其工艺流程为:
有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表:
氢氧化物
Al(OH)3
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Cu(OH)2
Zn(OH)2
开始沉淀的pH
3.3
1.5
6.5
4.2
5.4
沉淀完全的pH
5.2
3.7
9.7
6.7
8.0
⑴在”酸浸”步骤中,为提高锌的浸出速率,除通入空气”搅拌”外,还可采取的措施是。
⑵上述工艺流程中多处涉及”过滤”,实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有。
⑶在”除杂I”步骤中,需再加入适量H2O2溶液,H2O2与Fe2+反应的离子方程式为。
为使Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀完全,而Zn(OH)2不沉淀,应控制溶液的pH范围为。
检验Fe3+是否沉淀完全的实验操作是。
⑷加入Zn粉的作用是。
”操作A”的名称是。
【考题引路】
【典例3】医用氯化钙可用于生产补钙、抗过敏和消炎等药物。
以工业碳酸钙(含有少量Na+、Al3+、Fe3+等杂质)生产医药级二水合氯化钙(CaCl2·2H2O)的质量分数为97.0%~103.0%)的主要流程如下:
(1)除杂操作是加入氢氧化钙,调节溶液的为8.0~8.5,目的是。
检验Fe(OH)3是否沉淀完全的实验操作是。
(2)酸化操作是加入盐酸,调节溶液的PH约为4.0,其目的有:
①;②;③。
【典例4】钛白粉(主要成分是TiO2),广泛用于油漆、塑料、造纸等行业,还可用作乙醇脱水、脱氢的催化剂。
下图是以钛铁矿(主要成分FeTiO3,钛酸亚铁)为主要原料生产钛白粉并获得副产品FeSO4·7H2O的工艺流程图。
(1)钛铁矿与硫酸发生反应①的化学方程式为;在TiOSO4和FeSO4溶液中加入Fe的目的是。
(2)溶液Ⅱ中TiOSO4在加热条件下发生水解反应②的离子方程式为;可回收利用的物质是。
(3)为测定溶液Ⅱ中TiOSO4的含量,首先取待测钛液10mL用水稀释至100mL,加过量铝粉,充分振荡,使其完全反应:
3TiO2++Al+6H+=3Ti3++Al3++3H2O。
过滤后,取出滤液20.00mL,向其中滴加2~3滴KSCN溶液作指示剂,用___________(填一种玻璃仪器的名称)滴加0.1000mol·L-1FeCl3溶液,当溶液出现红色达到滴定终点,用去了30.00mLFeC13溶液。
待测钛液中TiOSO4的物质的量浓度是。
【知识整合】
1、方程式的书写方法__________________________________________________________
2、物质的制备条件控制________________________________________________________
3、常见实验操作需要的仪器____________________________________________________
4、考察类型:
温度____________________________________________________________________
浓度_____________________________________________________________________
接触面积________________________________________________________________
酸碱性的控制__________________________________________________________
沉淀洗涤方法_________________________________________________________
第16讲化工生产流程作业纸
1、硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料。
工业上常见菱锌矿生产硫酸锌,菱锌矿的主要成分是ZnCO3,并含少量的Fe2O3、FeCO3MgO、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+□CI-
(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×
—
6.8×
2.8×
(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
(6)”滤液4”之后的操作依次为______、_______、过滤,洗涤,干燥。
(7)分析图中数据,菱锌矿粉中ZnCO3的质量分数不低于________。
2.氯化铁是常见的水处理剂,工业上制备无水FeCl3的一种工艺如下:
铁屑
反应炉
捕集器
冷却器
氯气
吸收塔
吸收剂Q
尾气
三氯化铁
溶液
无水三氯化铁
……
FeCl3·6H2O
(1)试写出吸收塔中反应的离子方程式:
。
(2)六水合氯化铁在水中的溶解度如下:
温度/℃
0
10
20
30
50
80
100
溶解度(g/100gH2O)
74.4
81.9
91.8
106.8
315.1
525.8
535.7
从FeCl3溶液制得FeCl3·6H2O晶体的操作步骤是:
加入少量盐酸、、、过滤、洗涤、干燥。
(3)常温下,若溶液的pH控制不当会使Fe3+沉淀,pH=4时,溶液中c(Fe3+)=。
(常温下Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10―39)。
(4)FeCl3的质量分数一般可用碘量法测定:
称取mg无水氯化铁样品,溶于稀盐酸,再转移到100mL容量瓶,用蒸馏水定容;取出10.00mL,加入稍过量的KI溶液,充分反应后,滴入某一指示剂并用cmol·L―1Na2S2O3溶液滴定用去VmL。
(已知:
I2+2S2O32-=2I-+S4O62-)
①滴定终点的现象是:
。
②求样品中氯化铁的质量分数(写出计算过程)。
3.请完成下列方程式
(1)在酸性溶液中Fe2+将Cr2O72-转变为Cr3+的离子方程式为___________________________。
(2)镍氢电池(以KOH为电解液)充放电总反应式是:
请写正极的电极反应式为_________________。
(3)如右图所示,则阴极的电极反应式为。
(4)SO2通入Fe2(SO4)3溶液,发生反应的离子方程式为
。
(5)在酸性溶液中Fe2+和O2反应的离子方程式:
。
Cl2将Fe(OH)3(溶液中有KOH)氧化为K2FeO4的化学方程式:
。
⑷炼钢时,可将铁红投入熔融的生铁中,该过程中主要反应的化学方程式是。
4.氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH溶液的工艺流程如下图所示,完成下列填空:
(1)在电解过程中,与电源负极相连的电极上的电极