化工生产考点例析.doc

化工生产1氯碱、盐酸工业例1 氢氧化钠是一种用途十分广泛的重要化工原料。工业上主要通过电解氯化钠饱和溶液的方法获得氢氧化钠,我国的氯碱工业大多数已改进为离子交换膜电解槽。（1）写出电解饱和氯化钠溶液时电极反应和总的离子反应方程式：阳极： ；阴极： ；总反应： 。（2）离子交换膜电解槽一般采用金属钛作阳极,其原因是 。阴极一般用碳钢网制成。阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室,其作用是 。（3）右图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图。下列说法不正确的是 。A从E口逸出的气体是H2B从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性C标准状况下每生成22.4 LCl2，便产生2 mol NaOHD电解一段时间后加适量盐酸可以恢复到电解前的浓度（4）为使电解氯化钠的速度加快,下列措施不可行的是 。A增大阴极碳钢网的面积 B提高饱和氯化钠溶液的温度 C加大阴极与阳极间的距离 D提高电解时电源电压（5）如果电解时，采取以下措施：电压增大到原来的2倍；电流强度增大到原来的2倍；温度从30提高到60,则电解速率一定会达到原来2倍的是 ，其原因是 。(6)某氯碱厂日产50%烧碱溶液3.0t。该厂日产氯气和氢气的体积（标准状况）各为 m3；若把这些氯气和氢气用右图所示合成塔制成38%的盐酸，其中氢气入口为 （填A或B），若氢气利用率为80%，则日产盐酸 吨。小结：掌握氯碱、盐酸工业的关键是要加强对电解饱和食盐水原理的理解。2纯碱工业 例2 联碱法（候氏制碱法）和氨碱法的生产流程简要表示如下图：CO2Na2CO3X食盐水循环II循环I母液NH4Cl煅烧炉合成氨厂沉淀池NH3NH3食盐细粉Z冷却至10以下，过滤联碱法（候氏制碱法）生产流程示意图CO2Na2CO3X食盐水，NH3母液煅烧炉煅烧沉淀池CaOY排出液W循环II循环I氨碱法生产流程示意图石灰石（1）沉淀池中发生反应的化学方程式为_。（2）填写化学式：X是_，Y是_；Z中除了溶解的氨气、食盐外，其它溶质还有_；排出液中的溶质除了氢氧化钙外，还有_。（3）在氨碱法生产过程中氨要循环使用，但不需要补充，在母液中加生石灰前先要加热的原因是 。氨碱法总反应过程可用化学方程式表示为_。（4）根据联碱法中从母液中提取氯化铵晶体的过程推测，所得结论正确是_。a常温时氯化铵的溶解度比氯化钠小 b通入氨气能增大NH4+的浓度，使氯化铵更多析出c加入食盐细粉能提高Na+的浓度， 使NaHCO3结晶析出d. 通入氨气能使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度（5）联碱法中，每当通入NH3 44.8L（已折合成标准状况下）时可以得到纯碱100.0g，则NH3的利用率为_；相比于氨碱法，氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了（填上述流程中的编号）。指出联碱法的另一项优点_。（6）绿色化学的重要原则之一是提高反应的原子利用率。根据“联合制碱法”总反应，列出计算原子利用率的表达式：原子利用率（%）= 。小结：掌握纯碱工业的关键是要区别联碱法和氨碱法的异同，深入理解有关的实验原理。3硫酸、硝酸、合成氨工业例3 硫酸工业在国民经济中占有极其重要的地位。 （1）硫酸的最大消费渠道是化肥工业，用硫酸制造的常见化肥有 （任写一种）。 （2）硫酸生产中，根据勒夏特列原理来确定的条件或措施有 （填写序号）。A矿石加入沸腾炉之前先粉碎 B使用V2O5作催化剂C接触室中使用适宜的温度 D净化后的炉气中要有过量的空气E催化氧化在常压下进行 F吸收塔中用98.3%的浓硫酸吸收SO3 （3）在硫酸工业中，通过下列反应使二氧化硫转化为三氧化硫：催化剂2SO2（g）+O2（g） 2SO3（g）+ 196.6kJ在实际工业生产中，常采用“二转二吸法”，即将第一次转化生成的SO2分离后，将未转化的SO2进行二次转化，假若两次SO2的转化率均为95%，则最终SO2的转化率为 。 （4）硫酸的工业制法涉及三个主要的化学反应及相应的设备（沸腾炉、接触室、吸收塔）。三个设备分别使反应物之间或冷热气体间进行了“对流”。请简述接触室中冷热气体之间对流的意义： 。工业生产中常用氨酸法进行尾气脱硫，以达到消除污染、废物利用的目的。用化学方程式表示其反应原理： 。例4 工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如下：（1）某温度下体积为200L的氨合成塔中，测得如下数据：时间（h）浓度（mol/L）01234N21.5001.4001.200C1C1H24.5004.2003.600C2C2NH300.2000.600C3C3根据表中数据计算小时内N2的平均反应速率mol/(Lh)若起始时与平衡时的压强之比为a，则N2的转化率为（用含a的代数式表示）（2）希腊阿里斯多德大学的 George Marnellos 和 Michael Stoukides，发明了一种合成氨的新方法，在常压下，把氢气和用氦气稀释的氮气分别通入一个加热到570的电解池，利用能通过氢离子的多孔陶瓷固体作电解质，氢气和氮气在电极上合成了氨，转化率达到78%，则氨气在电解池的（填“阴极”或“阳极”）逸出。（3）氨气和氧气从145就开始反应，在不同温度和催化剂条件下生成不同产物（如右图）：4NH35O24NO6H2O K1=11053（900）4NH33O22N26H2O K2=11067（900）温度较低时以生成为主，温度高于900时，NO产率下降的原因是 。用化学平衡观点解释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NOx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请写出有关反应化学方程式 ， 。小结：掌握硫酸、硝酸、合成氨工业的关键是要理解有关的化学平衡和尾气处理的原理。4石油化工例5(全国高考题)由乙烯和其它无机原料按以下路线合成环状化合物E和高分子化合物F、G。（1）写出反应类型： ； ； 。（2）请在上述方框内填入合适的化合物的结构简式。（3）请写出A和E的水解反应的化学方程式。 例6 （2008年上海高考题）近年来，由于石油价格不断上涨，以煤为原料制备一些化工产品的前景又被看好。下图是以煤为原料生产聚氯乙烯（PVC）和人造羊毛的合成路线。请回答下列问题：（1）写出反应类型：反应 反应 。（2）写出结构简式PVC C 。（3）写出AD的化学方程式 。（4）与D互为同分异构体且可发生碱性水解的物质有 种（不包括环状化合物），写出其中一种的结构简式 。小结：掌握石油化工的关键是要理解有关的有机合成原理。5化工生产原理的应用例7 （2007年上海高考题）将磷肥生产中形成的副产物石膏（CaSO42H2O）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的工艺流程示意图。（1）本工艺中所用的原料除CaSO42H2O、KCl外，还需要 等原料（2）写出石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式： （3）过滤操作所得固体中，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。（4）过滤操作所得滤液是(NH4)2SO4溶液。检验滤液中含有CO32的方法是 。（5）已知不同温度下K2SO4在100g水中达到饱和时溶解的量如下表：温度（）02060K2SO4溶解的量(g)7.411.118.260时K2SO4的饱和溶液591g冷却到0，可析出K2SO4晶体 g。（6）CaCl26H2O是目前常用的无机储热材料，选择的依据是 。a 熔点较低（29熔化） b 能导电 c 能制冷 d 无毒（7）上述工艺流程中体现绿色化学理念的是： 。小结：掌握化工生产原理应用的关键是：转化推断应用物料平衡，循环利用体现绿色化学，穿插实验定性还要定量。6实际生产的计算例8 某硫酸厂用接触法制硫酸的生产过程中，在煅烧黄铁矿时损失硫5%（质量分数，下同）；在SO2的催化氧化时，SO3的产率为92%；在吸收塔中损失SO30.6%。现有含FeS295%的黄铁矿（杂质不含硫元素）100t，可制得98%的浓硫酸多少吨？例9（2006年上海高考）已知：4NH3十5O2 4NO+6H2O 4NO十3O2十2H2O4HNO3设空气中氧气的体积分数为0.20，氮气体积分数为0.80,请完成下列填空及计算。(1)amolNO完全转化为HNO3需要氧气_ mol(2)为使NH3恰好完全氧化为一氧化氮，氨空气混合物中氨的体积分数为_(保留2位小数)。(3)20.0mol的NH3用空气氧化，产生混合物的组成为：NO18.0mol、O212.0 mol、N2150.0 mol和一定量的硝酸，以及其它成分(高温下NO和O2不反应)。 计算氨转化为NO和HNO3的转化率。(4) 20.0mol的NH3和一定量空气充分反应后，再转化为HNO3 在下图中画出HNO3的物质的量n(A)和空气的物质的量n(B)关系的理论曲线。写出当125n(B) 200时，n(A)和n(B)的关系式_。小结：掌握实际生产计算的关键是要加强物料平衡思想的应用。【同步训练】1.“绿色化学”是当今社会提出的一个新概念。在用丙炔合成C5H8O2(2-甲基丙烯酸甲酯)的过程中，欲使原子的利用率达到最高，在催化剂作用下还需要其他的反应物是 ( )ACO和CH3OH BC2H4和H2O C.H2和CO DCH3OH和H22.某氯碱厂用电解饱和食盐水制取氢氧化钠。（1）在电解过程中，与电源负极相连的电极称 极，它附近溶液的pH （填“变大”、“变小”或“不变”）。电解饱和食盐水的化学方程式为 。（2）“84消毒液”的主要成分为次氯酸钠，利用氯碱厂的产品可联合生产“84消毒液”，其反应的离子方程式为 。（3）粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO42-，为了有效除去这些离子，加入试剂的合理顺序依次为 。 A.BaCl2、NaOH、Na2CO3、HCl B.NaOH、BaCl2、Na2CO3、HClC.Na2CO3、BaCl2、NaOH、HCl D.HCl、BaCl2、Na2CO3、NaOH3（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）4.（2011虹口区一模）红矾钠（重铬酸钠：Na2Cr2O72H2O）是重要的基础化工原料。铬常见价态有+3、+6价。铬的主要自然资源是铬铁矿FeCr2O4（含有Al2O3、MgO、SiO2等杂质），实验室模拟工业以铬铁矿为原料生产红矾钠的主要流程如下：中主要反应：4 FeCr2O4 + 8Na2CO3 + 7O2 8Na2CrO4 + 2Fe2O3 + 8CO2中副反应：Al2O3 +Na2CO3 2NaAlO2+CO2，SiO2 +Na2CO3 Na2SiO3 +CO2（1）FeCr2O4化学名为亚铬酸亚铁，写出它的氧化物形式_。步骤“”的反应器材质应选用_（填“瓷质”、“铁质”或“石英质”）。（2）“”中滤渣1的成分是_， “”中调pH值是_ (填“调高”或“调低”)，“”中 滤渣2的成分是_。（3）“”酸化的目的是使CrO42转化为Cr2O72，写出平衡转化的离子方程式：_。（4）右图是Na2Cr2O72H2O和Na2SO4的溶解度曲线，则操作I是_，操作II是_（填序号）。蒸发浓缩，趁热过滤 降温结晶，过滤（5）已知某铬铁矿含铬元素34%，进行步骤中损失2%，步骤中产率为92%，则1吨该矿石理论上可生产红矾钠_吨。5（2011江苏一模）高铁酸钾是一种高效的多功能的水处理剂。工业上常采用NaClO氧化法生产，原理为：3NaClO + 2Fe(NO3)3 + 10NaOH2Na2FeO4+ 3NaCl + 6NaNO3 + 5H2O Na2FeO42KOHK2FeO42NaOH。主要的生产流程如下：（1）写出反应的离子方程式 。（2）流程图中“转化”是在某低温下进行的，说明此温度下溶解度s(K2FeO4) s(Na2FeO4)（填“”或“”或“”）。（3）反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响。图1为不同的温度下，Fe(NO3)3不同质量浓度对K2FeO4生成率的影响；图2为一定温度下，Fe(NO3)3质量浓度最佳时，NaClO浓度对K2FeO4生成率的影响。 图1 图2工业生产中最佳温度为 ，此时Fe(NO3)3与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为 。若NaClO加入过量，氧化过程中会生成Fe(OH)3，该反应的离子方程式是 。若Fe(N