与工业制法有关的考点.doc

工业流程问题工业制法包括以下内容：1、 硫酸的工业制法2、 硝酸的工业制法3、 工业制漂白粉的方法4、 合成氨工业5、 侯氏制碱法6、 铝的生产原理7、 炼钢炼铁8、 高纯硅的制法9、 氯碱工业10、 海水提溴11、 海水提镁12、 常见硅酸盐产品制法必备元素：工业流程目的、原理（反应方程式）、步骤（洗涤、过滤、除杂、煅烧）目的一般是指高纯度的*，原理一般是要考虑提纯的，步骤上考查离子的检验、除杂等。与其他知识相结合：（1）化学反应原理 （2）实验基本操作：萃取、过滤、检验、除杂等。 （3）简单计算：守恒法、十字交叉法等 （4）氧化还原反应方程式的书写 （5）元素化合物知识，如某些气体的制备等1、（2013全国新课标1）二甲醚（CH3OCH3）是无色气体，可作为一种新型能源。由合成气（组成为H2、CO和少量CO2）直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：甲醇合成反应：（）CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) H1=-90.1kJmol-1（）CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g) +2H2O(g) H2=-49.0kJmol-1水煤气变换反应：（）CO(g)+H2O(g)=CO2 (g) +H2 (g) H3=-41.1kJmol-1二甲醚合成反应：（）2CH3OH(g)= CH3OCH3 (g) +H2O(g) H4=-24.5kJmol-1回答下列问题：（1）Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程是 （以化学方程式表示）。（2）分析二甲醚合成反应()对于CO转化率的影响 。（3）由H2和CO直接制备二甲醚（另一产物为水蒸气）的热化学方程式为 。根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响 。 260 270 280 290 300 310 32080706050403010090%/率产者或率化转 t/。 。 。 。 。 。 。 CH3OCH3产率CO转化率（4）有研究者在催化剂（含Cu-Zn-Al-O和Al2O3），压强为5.0MPa的条件下，由H2和CO直接制备二甲醚，结果如下图所示，其中CO转化率随温度升高而降低的原因是 。（5）二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池（5.93kWhkg-1）。若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为 。一个二甲醚分子经过电化学氧化可以产生 个电子的电量；该电池的理论输出电压为1.20V，能量密度E= （列式计算，能量密度=电池输出电能/燃料质量， 1kWh=3.6106J）2、（2013安徽）二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土氧化物。平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末（含以及其他少量可溶于稀酸的物质）。某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如下：（1）洗涤滤渣A的目的是为了去除 （填离子符号），检验该离子是否洗净的方法是 。（2）第步反应的离子方程式是 ，滤渣B的主要成分是 。（3）萃取是分离稀土元素的常用方法，已知化合物TBP作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来，TBP （填“能”或“不能”）与水互溶。实验室进行萃取操作是用到的主要玻璃仪器有 、烧杯、玻璃棒、量筒等。（4）取上述流程中得到的产品0.536g，加硫酸溶解后，用0.1000mol标准溶液滴定终点是（铈被还原为Ce3+）,消耗25.00mL标准溶液，该产品中的质量分数为 。3、（2013新课标卷）氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌(含有Fe(), Mn(), Ni()等杂质)的流程如下:提示:在本实验条件下，Ni()不能被氧化:高锰酸钾的还原产物是MnO2回答下列问题:(1)反应中除掉的杂质离子是 ，发生反应的离子方程式为 ；加高锰酸钾溶液前，若pH较低，对除杂的影响是 ；(2)反应的反应类型为 .过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有 ；(3)反应形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是 。(4)反应中产物的成分可能是ZnCO3xZn(OH)2 .取干操后的滤饼11.2g，煅烧后可得到产品8.1 g. 则x等于 。4、（2013广西理综）铝是一种应用广泛的金属，工业上用Al2O3和冰晶石（Na3AlF6）混合熔融电解制得。铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等。从铝土矿中提炼Al2O3的流程如下：以萤石（CaF2）和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下：回答下列问题：（1）写出反应1的化学方程式 ；（2）滤液中加入CaO生成的沉淀是 ，反应2的离子方程式为 ；（3）E可作为建筑材料，化合物C是 ，写出由D制备冰晶石的化学方程式 ；（4）电解制铝的化学方程式是 ，以石墨为电极，阳极产生的混合气体的成分是 。5、（2013全国新课标2）锌锰电池（俗称干电池）在生活中的用量很大。两种锌锰电池的构造图如图（a）所示。回答下列问题：（1） 普通锌锰电池放电时发生的主要反应为：Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnOOH 该电池中，负极材料主要是_，电解质的主要成分是_，正极发生的主要反应是_ 。 与普通锌锰电池相比，碱性锌锰电池的优点及其理由是_ 。（2） 图（b）表示回收利用废旧普通锌锰电池的一种工艺（不考虑废旧电池中实际存在的少量其他金属）。（3）图（b）中产物的化学式分别为A_，B_。 操作a中得到熔块的主要成分是K2MnO4。操作b中，绿色的K2MnO4溶液反应后生成紫色溶液和一种黑褐色固体，该反应的离子方程式为_ 。 采用惰性电极电解K2MnO4溶液也能得到化合物D，则阴极处得到的主要物质是_。（填化学式）6、（2013北京）用含有A12O3、SiO2和少量FeOxFe2O3的铝灰制备A12(SO4)318H2O。，工艺流程如下(部分操作和条件略):。向铝灰中加入过量稀H2SO4，过滤:。向滤液中加入过量KMnO4溶液，调节溶液的pH约为3；。加热，产生大量棕色沉淀，静置，上层溶液呈紫红色:。加入MnSO4至紫红色消失，过滤;。浓缩、结晶、分离，得到产品。(1) H2S04溶解A1203的离子方程式是 (2) 将MnO4 - 氧化Fe2+的离子方程式补充完整：（3）已知：生成氢氧化物沉淀的pHAl（OH）3Fe（OH）2Fe（OH）3开始沉淀时3.46.31.5完全沉淀时4.78.32.8注：金属离子的起始浓度为0.1molL-1根据表中数据解释步骤的目的： (4)己知:一定条件下，MnO4 - 可与Mn2+反应生成MnO2, 向 的沉淀中加入浓HCI并加热，能说明沉淀中存在MnO2的现象是 . 中加入MnS04的目的是 7、 （2013浙江）利用废旧镀锌铁皮可制备磁性Fe3O4胶体粒子及副产物ZnO。制备流程图 如下：已知：Zn及其化合物的性质与Al及其化合物的性质相似。请回答下列问题：（1）用NaOH溶液处理废旧镀锌铁皮的作用有_ _。A去除油污B溶解镀锌层C去除铁锈D钝化（2）调节溶液A的pH可产生Zn(OH)2沉淀，为制得ZnO，后续操作步骤是_。（3）由溶液B制得Fe3O4胶体粒子的过程中，须持续通N2，其原因是_。（4）Fe3O4胶体粒子能否用减压过滤法实现固液分离？_(填“能”或“不能”)，理由是_。（5）用重铬酸钾法(一种氧化还原滴定法)可测得产物Fe3O4中二价铁含量。若需配制浓度为0.01000 mol/L的K2Cr2O7的标准溶液250 mL，应准确称取_g K2Cr2O7 (保留4位有效数字，已知MK2Cr2O7=294.0 g/mol)。配制该标准溶液时，下列仪器不必要用到的有_(用编号表示)。电子天平 烧杯 量筒 玻璃棒 容量瓶 胶头滴管 移液管（6）滴定操作中，如果滴定前装有K2Cr2O7标准溶液的滴定管尖嘴部分有气泡，而滴定结束后气泡消失，则测定结果将_(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。8、（2013上海）溴主要以Br-形式存在于海水中，海水呈弱碱性。工业上制备的Br2的操作步骤为：一定条件下，将Cl2通入浓缩的海水中，生成Br2利用热空气将Br2吹出，并用浓Na2CO3溶液吸收，生成NaBr、NaBrO3等用硫酸酸化步骤得到的混合物完成下列填空：（1）.Cl2氧化Br-应在 条件下进行，目的是为了避免 （2）.Br2可用热空气吹出，其原因是 （3）.写出步骤所发生的化学反应方程式。用硫酸而不用盐酸酸化的原因可能是 。步骤的产品有时运输到目的地后再酸化，主要是因为 （4）.为了除去工业Br2中微量的Cl2,可向工业Br2中 a.通入HBr b.加入Na2CO3溶液 c.加入NaBr溶液 d.加入Na2SO3溶液 9、（2013四川）明矾石经处理后得到明矾 KAl(SO4)212H2O。从明矾制备Al、K2SO4和H2SO4的工艺过程如下所示： 焙烧明矾的化学方程式为：4KAl(SO4)212H2O+3S2K2SO4 +2Al2O3+9SO2+48H2O 请回答下列问题： (1)在焙烧明矾的反应中，还原剂是 。 (2)从水浸后的滤液中得到K2SO4晶体的方法是 。 (3)Al2O3在一定条件下可制得AIN，其晶体结构如右图所示，该晶体中Al的配位数是 (4)以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2，该电池反应的化学方程式是 。 (5)焙烧产生的SO2可用于制硫酸。已知25、101 kPa时： 2SO2(g) +O2(g)2SO3(g) H1= 一197 kJ/mol； H2O (g)H2O(1) H2一44 kJ/mol； 2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l) H3一545 kJ/mol。 则SO3 (g)与H2O(l)反应的热化学方程式是 。 焙烧948t明矾(M474 g/mol )，若SO2 的利用率为96%，可生产质量分数为98的硫酸 t。10、（2013江苏）氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量FeCO3 )为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下：（1）MgCO3 与稀硫酸反应的离子方程式为 。（2）加入H2O2 氧化时，发生反应的化学方程式为 。（3）滤渣2 的成分是 (填化学式)。800800（4）煅烧过程存在以下反应：8002MgSO4+C= = 2MgO+2SO2+CO2MgSO4+C= = MgO+SO2+CO MgSO4+3C= = MgO+S+3CO利用右图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。D中收集的气体可以是 (填化学式)。B中盛放的溶液可以是 (填字母)。aNaOH 溶液 bNa2CO3 溶液 c稀硝酸 dKMnO4溶液 A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液反应，产物中元素最高价态为+4，写出该反应的离子方程式： 。 工业流程问题答案1.（1）Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O NaAlO2+CO2+2H2O= Al(OH)3+NaHCO3 2Al(OH)3 Al2O3+3H2O（2）二甲醚合成反应()消耗甲醇，使甲醇合成反应（）平衡右移，CO的转化率增大。二甲醚合成反应()生成的水，通过水煤气变换反应（）消耗部分CO。（3）2CO(g)+4H2(g)= CH3OCH3 (g) +H2O(g) H=-204.7kJmol-1该反应正反应为气体分子数减少的反应，压强增大，平衡右移，反应物转化率增加，产物产率增加；增大压强，使反应物浓度增加，则反应速率增大。（4）反应放热，温度升高，平衡左移。（5）CH3OCH3-12e+3H2O=2CO2+12H+ 123.61058.39 Whkg-12.（1）滤渣上附着的Fe3+、Cl-，取最后洗涤液少量，滴加AgNO3，如无白色沉淀，则洗干净。（2）2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3+O2 +4 H2O SiO2（3）不能 分液漏斗（4）97.01%【解析】该反应过程为：CeO2、SiO2、Fe2O3等中加入稀盐酸，、Fe2O3转化FeCl3为存在于滤液中，滤渣为CeO2和SiO2加入稀硫酸和H2O2，CeO2转化为Ce3+滤渣为SiO2加入碱后Ce3+转化为沉淀，通入氧气讲Ce从+3氧化为+4，得到产品。Ce（OH）4 FeSO4n(Ce（OH）4)= n(FeSO4)=0.1000mol/L*1.025L=0.0025mol,m=0.0025mol*208g/mol=0.52g【考点定位】以工艺流程为基础，考察化学实验基本操作、元素及化合物知识、化学计算、氧化还原反应等相关知识。3. 解析：（1）高锰酸钾具有很强的氧化性，加入高锰酸钾溶液，Fe2和Mn2会被氧化成Fe3和MnO2，所以Fe2和Mn2会被除去；通过调节PH值，使得Fe3以Fe(OH)3的形式沉淀下来，Mn2以MnO2的形式沉淀下来，从而将Fe2和Mn2除去；反应离子方程式为：MnO43Fe27H2O=MnO23Fe(OH)35H; 3Mn22MnO42H2O=5MnO24H; 在加高锰酸钾溶液前，若pH较低，不会形成Fe(OH)3和MnO2沉淀。（2）ZnNi2=Zn2Ni是置换反应；还有Ni。（3）洗涤主要是除去SO42和CO32离子。检验洗净应该检验SO42离子。取最后一次洗涤液少量，滴入稀盐酸，加入氯化钡溶液，没有白色沉淀生成，证明洗涤干净。（4）令ZnCO3为amol,Zn(OH)2为bmol 125a+99b=11.2; 81(a+b)=8.1 解之，a:b=1:x=1:1,x=1参考答案：（1）Fe2和Mn2；MnO43Fe27H2O=MnO23Fe(OH)35H; 3Mn22MnO42H2O=5MnO24H; 不会形成Fe(OH)3和MnO2沉淀。或无法除去Fe2和Mn2；（2）置换反应；Ni（3）取最后一次洗涤液少量，滴入稀盐酸，加入氯化钡溶液，没有白色沉淀生成，证明洗涤干净。（4）14、【答案】（1）2NaOHSiO2Na2SiO3H2O（2分） 2NaOHAl2O32NaAlO2H2O（2分） （2）CaSiO3（2分） 2AlO2CO23H2O2Al(OH)3CO32（2分）（3）浓H2SO4（1分） 12HF3Na2CO32Al(OH)32Na3AlF63CO29H2O（2分）（4）2Al2O34Al3O2（2分） O2、CO2（CO）（2分）【解析】本题是常考的经典Al的制备实验，但新意在有两个流程图进行比较分析。从铝土矿中提炼Al2O3以萤石（CaF2）和纯碱为原料制备冰晶石，把两种产物经电解制备氧化铝，命题很妙。由流程图可知反应1用于溶解二氧化硅和氧化铝，Fe不与碱反应，利用过滤除去Fe，所以滤液中的成分为硅酸钠和偏铝酸钠，加入氧化钙后硅酸钠转化为硅酸钙沉淀，偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳气体后转变为氢氧化铝，加热后生成氧化铝。由流程图可知E可作为建筑材料，推知其为硫酸钙，C为硫酸，气体D为HF，其原理利用硫酸的高沸点制取低沸点的HF，再由HF与碳酸钠、氢氧化铝制备冰晶石，利用复分解反应的原子守恒不难写出反应方程式。电解制备铝的过程中由于阳极生成了氧气，高温下碳会被氧气氧化为CO、CO2，因此阳极产生的混合气体为 O2、CO2（CO）。5、【答案】：（1）Zn；NH4Cl； MnO2eNH4=MnOOHNH3（2）碱性电池不容易发生电解质溶液泄漏，因为消耗的负极改装在电池的内部； 碱性电池使用寿命长，因为金属材料在碱性电解质比在酸性电解质的稳定性好；（3）ZnCl2; NH4Cl； 3MnO422CO2=2MnO4MnO22CO32；H2； 6、（1）；（2）5、8H+、5、4H2O；（3）将Fe2+氧化为Fe3+，调节pH值使铁完全沉淀；（4）、生成有黄绿色气体； 、加入MnSO4，除去过量的MnO4-。【解析】（1）氧化铝与硫酸反应生成硫酸铝与水；（2）反应中MnO4-Mn2+，Fe2+Fe3+， MnO4-系数为1，根据电子转移守恒可知， Fe2+系数为=5，由元素守恒可知， Fe3+系数为5，由电荷守恒可知，由 H+参加反应，其系数为8，根据元素守恒可知，有H2O生成，其系数为4，方程式配平为MnO4-+5 Fe2+8H+=Mn2+5Fe3+4H2O；（3）滤液中含有Fe2+，由表中数据可知，Fe（OH）2开始沉淀的pH大于Al（OH）3 完全沉淀的pH值，而Fe（OH）3完全沉淀的pH值小于Al（OH）3开始沉淀的pH值，pH值约为3时，Al3+、Fe2+不能沉淀，步骤是将Fe2+氧化为Fe3+，调节pH值使铁完全沉淀；（4）、MnO2能将HCl氧化为Cl2，若有黄绿色气体生成说明沉淀中存在MnO2； 、 的上层液呈紫红色，MnO