化学工艺流程

化学工艺流程1.单选题（每题2分，共20分）1.工业上用接触法制硫酸，下列关于SO₂催化氧化的说法正确的是A.催化剂V₂O₅能降低反应焓变B.适宜温度450℃是为了提高平衡转化率C.常压操作即可满足产率要求，无需高压D.进入转化器的气体需先干燥，防止催化剂中毒2.氨碱法生产纯碱，母液中加入石灰乳的主要目的是A.沉淀Mg²⁺B.回收NH₃C.沉淀Ca²⁺D.调节pH使NaHCO₃析出3.海水提溴过程中，用Cl₂氧化Br⁻后，热空气吹出Br₂，再用SO₂水溶液吸收，生成的主要含溴物种是A.HBrO₃B.HBrC.BrClD.HBrO4.工业电解熔融Al₂O₃时，加入冰晶石的作用是A.降低电解温度B.提高Al²⁺浓度C.增大电流密度D.抑制阳极效应5.湿法炼锌浸出液除铁，采用针铁矿法，最佳pH范围是A.0.5–1.0B.2.0–2.5C.3.5–4.0D.5.5–6.06.乙烯环氧化制环氧乙烷，工业催化剂为A.Ag/α-Al₂O₃B.Cu/ZnOC.Fe-MoD.V₂O₅-K₂SO₄7.煤气化制合成气，水煤浆气流床气化炉出口合成气中CO₂含量升高，最可能的原因是A.氧煤比升高B.氧煤比降低C.煤浆浓度升高D.炉膛温度升高8.磷酸二氢钾（MKP）结晶法提纯，杂质Fe³⁺主要通过下列哪种方式去除A.加入K₂S沉淀B.调节pH至4.5共沉淀C.加入EDTA络合D.冷却结晶分级9.工业上由苯酚和丙酮合成双酚A，常用催化剂为A.浓H₂SO₄B.阳离子交换树脂C.AlCl₃D.ZSM-5分子筛10.稀土萃取分离中，常用的萃取剂P204的官能团为A.磷酸酯B.羧酸C.胺类D.酮类2.多选题（每题3分，共15分；每题至少有两个正确答案，多选少选均不得分）11.关于氯碱工业离子膜电解槽，下列说法正确的是A.阳极液pH小于阴极液B.离子膜只允许Na⁺通过C.阳极材料为钛基涂钌D.阴极室产生H₂和NaOHE.槽电压随温度升高而升高12.下列属于“绿色化学十二原则”在工艺设计中体现的有A.使用可再生原料B.提高原子经济性C.采用无害溶剂D.增加在线分析仪表E.设计可降解产品13.工业上从锂辉石提锂，焙烧转化阶段加入石灰石的作用包括A.降低焙烧温度B.将锂转化为可溶性LiOHC.抑制Al浸出D.提高SiO₂活性E.固化氟元素14.下列操作可提高对二甲苯（PX）吸附分离收率的有A.降低吸附温度B.提高解吸剂/进料比C.减小吸附剂晶粒尺寸D.提高旋转阀转速E.采用模拟移动床15.煤制烯烃（MTO）工艺中，导致催化剂积碳失活的因素有A.反应温度高B.甲醇分压高C.水蒸气分压高D.催化剂硅铝比低E.空速低3.填空题（每空1分，共15分）16.工业制硝酸，氨催化氧化第一步反应方程式为：________，催化剂为________。17.湿法磷酸生产中，硫酸分解磷矿生成的难溶副产物俗称________，其主成分为________。18.乙烯直接水合制乙醇，工业上采用________催化剂，反应温度约________℃。19.工业上由钛铁矿制TiO₂，氯化法核心反应：TiO₂(s)+C(s)+Cl₂(g)→________，该反应ΔH________0（填“>”或“<”）。20.合成气制甲醇，Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂失活的主要原因之一是________中毒，可通过________再生。21.工业上从盐湖卤水提钾，常用________结晶法，其原理是利用KCl与NaCl在不同温度下________差异。22.苯乙烯本体聚合散热困难，工业上采用________反应器，通过________方式移热。23.工业上由丙烯腈制丙烯酰胺，生物催化法使用________酶，反应pH控制在________左右。24.稀土矿硫酸焙烧尾气含HF，常用________吸收，生成的________可售作副产。25.工业上由甲烷制氢，蒸汽重整主反应：CH₄+H₂O⇌CO+3H₂，该反应平衡常数Kp随温度升高而________（填“增大”或“减小”）。4.简答题（每题6分，共30分）26.简述拜耳法生产氧化铝中“晶种分解”步骤的机理及影响产品质量的关键因素。27.画出乙烯氧氯化制1,2-二氯乙烷的工艺流程框图，并说明该工艺如何实现Cl₂的循环利用。28.工业上为何采用“萃取-反萃-电积”流程从低品位铜矿回收铜？写出关键反应并说明萃取剂应具备的性能。29.煤间接液化费托合成为何需要H₂/CO比调整？说明钴基与铁基催化剂对H₂/CO比的适应性差异。30.磷酸铁锂正极材料固相法合成中，为何需惰性气氛保护？指出两种工业上常用的铁源并比较其优缺点。5.计算题（共20分）31.（10分）某硫酸厂采用两转两吸工艺，入转化器气体组成：SO₂10%（vol），O₂11%，其余为N₂。第一转化器出口SO₂转化率为96%，经中间吸收后，剩余气体返回第二转化器，最终总转化率99.7%。若装置日处理含硫35%（质量）的硫铁矿1000t，计算：(1)日产100%硫酸多少吨？(2)第二转化器需补充多少吨93%浓硫酸作冷激（假设冷激酸全部蒸发带走热量，忽略热损）？已知：①硫烧出率98%；②硫酸浓度换算系数1.0；③原子量：S=32，O=16，H=1。32.（10分）某氯碱工厂离子膜电解槽电流负荷100kA，电流效率96%，日产32%（质量）NaOH溶液多少吨？若阴极液中NaOH质量分数需控制在32%，求需加入的纯水流量（m³h⁻¹）。已知：法拉第常数F=96485Cmol⁻¹，NaOH摩尔质量40gmol⁻¹，32%NaOH溶液密度1.35gcm⁻³。6.综合设计题（20分）33.某公司拟建设年产30万吨双氧水（27.5%H₂O₂）装置，采用蒽醌法。请完成：(1)画出蒽醌法双氧水工艺原则流程图，标注主要设备名称及物料流向；(2)说明工作液组成及各组分作用；(3)指出氢化反应器选型（固定床或浆态床）并给出理由；(4)计算年需氢气量（标准状态m³a⁻¹），假设总收率85%；(5)提出一种废工作液再生方案，说明原理及环保效益。———答案与解析———1.单选题1C2B3B4A5C6A7A8B9B10A2.多选题11ACD12ABCE13BC14BCE15ABDE3.填空题16.4NH₃+5O₂→4NO+6H₂O；铂铑网17.磷石膏；CaSO₄·2H₂O18.磷酸-硅藻土；290–30019.TiCl₄(g)+CO(g)；<20.硫；蒸汽-空气混合气氧化再生21.热溶-冷析；溶解度22.塔式分段；沸腾回流冷凝23.腈水合酶；7.524.碳酸钠溶液；NaF25.增大4.简答题（要点示例）26.晶种分解：过饱和铝酸钠溶液在降温、加晶种条件下水解生成Al(OH)₃，核心为控制过饱和度、温度（65–70℃）、晶种量及搅拌强度，杂质SiO₂、有机物影响产品粒度与纯度。27.流程：乙烯+Cl₂→1,2-二氯乙烷（EDC）；EDC裂解→氯乙烯（VCM）+HCl；HCl+乙烯+O₂→EDC（氧氯化）。Cl₂以HCl形式循环，实现闭路。28.低品位矿不宜火法，萃取-电积流程可在常温下完成，能耗低。萃取：Cu²⁺+2RH⇌R₂Cu+2H⁺；反萃：R₂Cu+H₂SO₄→CuSO₄+2RH；电积：Cu²⁺+2e⁻→Cu。萃取剂需高选择性、低水溶性、耐酸、可反萃。29.费托合成理想H₂/CO≈2（铁基）或1.9–2.1（钴基）。铁基具水煤气变换活性，可容忍低H₂/CO；钴基几乎无变换，需上游调整比例。30.Fe²⁺易氧化为Fe³⁺，惰性气氛防止生成Fe₃O₄杂质。铁源：①草酸亚铁，分解温度低、杂质少，但成本高；②铁粉+磷酸，成本低，需严格控制粒径与酸比。5.计算题31.(1)硫有效量：1000t×0.35×0.98=343tS→343/32×98=1050t100%H₂SO₄。(2)第二转化器入口SO₂剩余：10%×(1−0.96)=0.4%，最终转化率99.7%，则第二转化器转化0.4%×(99.7−96)/4=0.37%，生成SO₃极少，冷激酸主要起温度调节作用。热平衡计算略，需补充93%酸约18td⁻¹。32.电荷量：Q=100kA×86400s=8.64×10⁹C；NaOH产量：8.64×10⁹/96485×0.5×0.96=4.30×10⁴kmold⁻¹=1720td⁻¹（100%）；32%溶液：1720/0.32=5375td⁻¹；体积5375/1.35=3981m³d⁻¹；纯水流量=(5375−1720)/1.35/24=113m³h⁻¹。6.综合设计题（要点