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：N 2（g）+ H2（g）NH3（g）△H＜0。达到平衡时，测得n（N2）= 13 mol ；n（NH3）= 6 mol。

①该反应平衡常数的表达式：K= ；

②达到平衡时N2的转化率为；

③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n mol Fe2O3·H2O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：

MnFe2O4MnFe2O4－x＋O2↑

MnFe2O4－x＋x H2O→M nFe2O4＋x H2↑

请认真分析上述两个反应并回答下列问题：

①从理论上讲，该循环中，1 mol H2O能制mol H2

②若MnFe2O4－x中x＝0.8，则MnFe2O4－x中Fe2＋占全部铁元素的百分率为______。

③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：①Cu+在酸性溶液中不稳定，可发生自身氧化还原反应；②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；③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①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②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③反应的化学方程式是：

。

（4）有人提出②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②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（MgSO4·7H2O）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）

3

Fe（OH）

2

Mn（OH）

2

Mg（OH）

2

pH值 5.2 3.2 9.7 10.4 11.2

表2 两种盐的溶解度（单位为g／100g水）

温度/ ℃10 30 40 50 60 CaSO40.19 0.21 0.21 0.20 0.19 MgSO4·7H2O 30.9 35.5 40.8 45.6 /

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pH＝5～6，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Ⅱ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：

①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。

②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）。

③以上生产流程中循环②循环利用的物质是。

④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，ClO—2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：2ClO—2+2H2O2ClO2↑+H2↑+2OH—

9．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：BaSO 4 ( s ) + CO32-BaCO3 ( s ) + SO42-，写出此反应平衡常数表达式K = ；若K SP(BaSO4)为，K SP(BaCO3)为5×10-9，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= +176kJ·mol－1

2SO 3（g）2SO2（g）+ O2（g）△H= +196k·mol－1

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800-1200μm10 s以上

旋转式雾化器600-850μm8-10 s

压缩风雾化器400-650μm6-7 s

超声波雾化器100-300μm 3.5-5 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：

2SO 2（g）+ O2（g）2SO3（g）△H= -196 kJ·mol－1

①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”)

②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 O2

B．保持温度和容器内压强不变，充入3.0mol N2

C．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①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8～9的目的是。（3）若测得滤液C中c（CO32－）=10－3mol/L，则Ca2+（填“是”或“否”）沉淀完全。[已知c(Ca2+)≤10－5mol/L可视为沉淀完全；Ksp（CaCO3）＝4.96×10－9]

（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②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9～11，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9～11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：①CuCl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；②CuCl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CuCl2－CuCl↓＋Cl―。

（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⑴中，温度升至70～80℃，并使用NaCl浓溶液，主要目的是＿＿＿＿＿＿。（3）在反应⑴中，还原剂除了可用SO2外，还可选用＿＿＿＿＿＿（填标号）。

A．Na2SO3B．Cu C．Ag