2011年工业流程图题

.2011年工业流程图题1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a mol N2与b mol H2的混合气体通入容积为 2 L的密闭容器中，发生反应：N2（g）+ H2（g）NH3（g）H0。达到平衡时，测得n（N2）= 13 mol ；n（NH3）= 6 mol。 该反应平衡常数的表达式：K= ；达到平衡时N2的转化率为 ；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nmol Fe2O3H2O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 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： MnFe2O4MnFe2O4xO2 MnFe2O4xxH2OMnFe2O4xH2 请认真分析上述两个反应并回答下列问题： 从理论上讲，该循环中，1 mol H2O能制 mol H2 若MnFe2O4x中x0.8，则MnFe2O4x中Fe2占全部铁元素的百分率为_。 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 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：Cu+在酸性溶液中不稳定，可发生自身氧化还原反应；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；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，则反应的化学方程式是： 。（4）有人提出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。7七水硫酸镁（MgSO47H2O）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）3Fe（OH）3Fe（OH）2Mn（OH）2Mg（OH）2pH值5.23.29.710.411.2表2 两种盐的溶解度（单位为g100g水）温度/ 1030405060CaSO40.190.210.210.200.19MgSO47H2O30.935.540.845.6/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pH56，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：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 。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）。以上生产流程中循环循环利用的物质是 。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/L NaClO2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，ClO2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：2ClO2+2H2O2ClO2+H2+2OH9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1 mol BaSO4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 ) + CO3 2- BaCO3 ( s ) + SO42-，写出此反应平衡常数表达式K = ；若KSP(BaSO4)为，KSP(BaCO3)为510-9，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0.2mol BaSO4转化为BaCO3。10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= +176kJmol12SO3（g）2SO2（g）+ O2（g） H= +196kmol1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800-1200m10 s以上旋转式雾化器600-850m8-10 s压缩风雾化器400-650m6-7 s超声波雾化器100-300m3.5-5 s（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= -196 kJmol1 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 100 L的恒容密闭容器中含有3.0 mol SO2,16.0 mol O2和3.0mol SO3(g)，此时平衡 移动；(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)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1.0mol O2B保持温度和容器内压强不变，充入3.0mol N2C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89的目的是 。（3）若测得滤液C中c（CO32）=103mol/L，则Ca2+ （填“是”或“否”）沉淀完全。已知c(Ca2+)105mol/L可视为沉淀完全；Ksp（CaCO3）4.96109（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911，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911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：CuCl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；CuCl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CuCl2CuClCl。（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）在反应中，温度升至7080，并使用NaCl浓溶液，主要目的是。（3）在反应中，还原剂除了可用SO2外，还可选用（填标号）。ANa2SO3 BCu CAg（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)2Ac(aq)CO(g)NH3(g)Cu(NH3)3AcCO(aq)H0，生产中为了提高CO的吸收率，可采用的措施是。CuOH不稳定易分解为Cu2O。298K时，CuOH的Ksp1.01014，CuCl的Ksp1.2106。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（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： 在步骤a中，还需要通入氧气和水，其目的是 。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pHFe3+Cu2+1.94.73.26.7不用加水的方法调节溶液pH的原因是 。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)2nH2O 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)23H2Od.若将C点时的溶液降温至 30以下，可以析出Cu(NO3)26H2O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：2NH3NH4+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）；中和使溶液中 （填离子符号）的浓度减少（中和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碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。以锂辉石（主要成分为Li2OAl2O34SiO2）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）步骤前，锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是_（2）步骤中，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6.06.5，沉淀部分杂质离子，然后分离得到浸出液。（3）步骤中，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： 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 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：第步反应得到的沉淀X的化学式为。第步反应的离子方程式是。第步反应后，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：_。若废旧锂离子电池正极材料含LiMn2O4的质量为 18.1 g,第步反应中加入20.0 mL 3.0molL-1的H2SO4溶液，假定正极材料中的锂经反应和完全转化为Li2CO3，则至少有g Na2CO3参加了反应。18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)2Zn(OH)2MgCO3CaCO3开始沉淀的pH10.46.4沉淀完全的pH12.48.0开始溶解的pH10.5Ksp5.610126.81062.8109（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_。19四川攀枝花蕴藏丰富的钒、钛、铁资源。用钛铁矿渣(主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3,Ti的最高化合价为+4)作原料，生产白色颜料二氧化钛的主要步骤如下：请回答下列问题：(1)硫酸与二氧化钛反应的化学方程式是 。(2)向滤液中加入铁粉，发生反应的离子方程式为： 、 。(3)在实际生产过程中，向沸水中加入滤液，使混合液pH达0.5，钛盐开始水解。水解过程中不断通入高温水蒸气，维持溶液沸腾一段时间，钛盐充分水解析出水合二氧化钛沉淀。请用所学化学平衡原理分析通入高温水蒸气的作用： 。过滤分离出水合二氧化钛沉淀后，将滤液返回的主要目的是充分利用滤液中的钛盐、 、 、 (填化学式)，减少废物排放。(4)A可用于生产红色颜料(Fe2O3)，其方法是：将556akgA(摩尔质量为278g/mol)溶于水中，加入过量氢氧化钠溶液恰好完全反应，鼓入足量空气搅拌，产生红褐色胶体，再向红褐色胶体中加入3336bkgA和112ckg铁粉，鼓入足量空气搅拌，反应完全后，有大量Fe2O3附着在胶体粒子上以沉淀形式析出；过滤后，沉淀经高温灼烧得红色颜料，若所得滤液中溶质只有硫酸钠和硫酸铁，则理论上可生产红色颜料 kg。 20工业炼镁排放大量废渣，其主要成分是MgCI2、KC1和少量Mg0、BaCl2、 FeCl3、CuCl2.利用该废渣生产硫酸镁和光卤石(KC1MgCI26H2O)的工艺流程如下： 沉淀物Fe(OH)3Cu(OH)2Mg(OH)2pH3.26.712.4部分阳离子以氢氧化物的形式完全沉淀时溶液的pH见上表，1同答下列问题：(1)调PH至7的目的是_ 。(2)调节pH过程中，MgO发生反应的离子方程式为 。(3)实验室进行“蒸发浓缩”时要用到的硅酸盐质仪器有 。(4)光卤石在一定压力下受热分解，剩余固体成分及质量(m) 随温度（T）变化情况如图13。 图中固体A的成分是_。 图中x= 2011年工业流程图题参考答案1（1）Ca(OH)2或CaO；Na2CO3（2）溶解过滤蒸发过滤（3）有晶体析出（或出现浑浊）碳酸钠溶解度比碳酸氢钠大（4）NH4Cl取样，加硝酸酸化，加硝酸银，有白色沉淀，该阴离子是氯离子（5）NH4OHNH3+H2O防止加石灰水时产生碳酸钙沉淀（6）（NaHCO3）=84(m1m2)/ 31m12（1）CH4+H2O=CO+3H2 （条件没写不扣分）（2）N2、H2（3）H22e2H+（4） 18.75%（保留小数点后两位） B、D 3（1）CH4+H2O CO+3H2（2）n （3）Fe2O3H2O （4）Na2S2H2O2NaOH+S+H2 ;优点是：NaOH可以循环利用，同时获得副产品氢气。4 （1）2：1 充分反应、沉淀完全 （2）合适的催化剂，使MnFe2O4分解温度降低或找分解温度更低的氧化物5（1）Cu2O+2H+=Cu2+Cu+H2O（2）FeSO47H2O，4Fe2+O2+4H+=4Fe3+2H2O（3）4OH4e=O2+2H2O （4）H2SO46（1）BaSO4+4CBaS+4CO，作燃料、冶炼金属（2）溶解过滤，防止BaS发生水解。（3）BaC12+H2SO4BaSO4+2HC1（4）BaS+CuC12CuS+BaC12 CuSO4（5）即不溶于水也不溶于一般酸、不能被X射线透过。7（1）Mn2+ClOH2OMnO22HCl促进Al3、Fe3水解及Mn2氧化成MnO2（2）Fe(OH)3 Al(OH)3（3）取过滤II后的滤液12 ml于试管中，加入少量KSCN溶液，如果溶液不显红色，证明滤液中无Fe3CaSO42H2O或CaSO4 以防MgSO4在温度低时结晶析出。8（1）使NaClO3充分反应或提高NaClO3的利用率Na2SO4、H2SO4、NaClNaOH（或NaOH、NaClO、NaCl）2NaClO2+Cl2=2ClO2+2NaClCl2+SO2+2H2O = H2SO4+2HCl（2）ACD9（l）8mol （2）CO32-H2O HCO3-OH- ; c( Na+） c( CO32-)c( OH-） c( HCO3-） c ( H+ ) （3） （4）6 10（1）废硫酸液滴直径越小裂解速率越快（其它合理答案也给分）（2）2H2SO4(l)= 2SO2(g)+ O2(g)+ 2H2O(g) H= +548 kJmol1（3）向逆反应方向 A、C（4）SO2+ H2O + Na2SO32NaHSO3（5）SO2+ 2H2OSO42+ 4 H+ + 2e 2SO2+ O2+ 2H2O= 2H2SO411（1）A、B、E（2）除去Fe3+（3）是（4）（5）CaCl2+H2O2CaO2+2HCl（或CaCl2+H2O2+2NaOHCaO2+2NaCl+2H2O）加入NaOH溶液使上述平衡向正反应方向，有利于CaO2沉淀的生成。（6）25n/18am 12（