化工生产流程图.pdf

1 高三化学化工生产流程专题突破 1一工厂用软锰矿（含 MnO2约 70%及 Al2O3）和闪锌矿（含 ZnS 约 80%及 FeS）共同生产 MnO2和 Zn（干电池原料）：已知 A 是 MnSO4、ZnSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3的混合液。IV 中的电解反应式为 MnSO4ZnSO42H2O通电MnO2 Zn2H2SO4。（1）A 中属于还原产物的是_。（2）MnCO3、Zn2(OH)2CO3的作用是_；II 需要加热的原因是_；C 的化学式是_。（3）该生产中除得到 MnO2和 Zn 以外，还可得到的副产品是_。（4）如果不考虑生产中的损耗，除矿石外，需购买的化工原料是_。（5）要从 Na2SO4溶液中得到芒硝（Na2SO410H2O），需进行的操作有蒸发浓缩、_、过滤、洗涤、干燥等。（6）从生产 MnO2和 Zn 的角度计算，软锰矿和闪锌矿的质量比大约是_。答案（1）MnSO4；（2）增大溶液的 pH，使 Fe3和 Al3生成沉淀；使形成胶体的氢氧化铝和氢氧化铁也生成沉淀；H2SO4；（3）Fe2O3、Al2O3、S；（4）纯碱、H2SO4；（5）降温结晶；（6）1.03（或 1）2、碘化钠是实验室中常见分析试剂，常用于医疗和照相业。工业上用铁屑还原法来制备，工艺流程如下：（1）碘元素属于第 周期第 族；反应中的氧化剂是（写化学式）。（2）判断反应中的碘是否已完全转化的具体操作方法是 。（3）反应的离子方程式为 ；10%NaOH溶液碘共热反应NaIO3溶液反应混合物过滤Fe(OH)2滤液灼烧副产品浓缩冷却结晶分离干燥包装成品铁屑反应 2 反应的化学方程式为 。（4）将滤液浓缩、冷却、分离、干燥和包装过程中，都需要注意的问题是 ；特别是在浓缩、冷却时最好采取的措施是 。答案（1）五 A NaIO3 （2）取少量反应混合液于试管中并滴入几滴淀粉溶液，若溶液未变蓝色，证明碘已完全转化；如果溶液变蓝，则说明碘没有转化完全 （3）3Fe+IO3+3H2O=3Fe(OH)2 +I 4Fe(OH)2 +O2=2 Fe2O3+4H2O （4）防止 NaI 被空气氧化 低压蒸发浓缩，并充入氮气隔绝空气。3、某试剂厂用银（含杂质铜）和硝酸（含 Fe3+）反应制取硝酸银，步骤如下：工业上一般选用中等浓度的硝酸和银反应来制取硝酸银。请在下表空格处填空。优点 缺点 使用浓硝酸 反应速率快 酸耗较大，产生 NOx的量较多 使用稀硝酸 步骤 B 加热保温的作用是 ：a 有利于加快反应速率 b有利于未反应的硝酸挥发 c有利于硝酸充分反应，降低溶液中 H+的浓度 步骤 C 是为了除去 Fe3+、Cu2+等杂质，冲稀时产生沉淀的原因是 ；步骤 C 中加水的量应该适量，若加入过多的水，对后续步骤造成的不良影响是：；步骤 E 进行的操作是 。制得的硝酸银中含有少量硝酸铜，通常除去硝酸铜的方法是在步骤 E 之前加适量新制的Ag2O，使 Cu2+转化为 Cu(OH)2沉淀，反应后过滤除去。该反应的化学方程式为：。答案（1）优点 缺点 使用浓硝酸 反应速率快 酸耗较大，产生 NOx的量较多 使用稀硝酸 酸耗较少，产生 NOx的量较少 反应速率慢（2）a、c （3）稀释后，H+浓度减小，促进 Fe3+、Cu2+的水解 灼烧 银(过量)原料混合 A 加热保温 B 冲稀静止 C 过滤 D 冷却结晶 F E NOx NOx H2O HNO3 吸收装置 AgNO3晶体 过量银循环使用 3（4）造成步骤 D 过滤和步骤 E 蒸发耗时长 （5）蒸发浓缩 （6）Cu(NO3)2+Ag2O+H2O=2AgNO3+Cu(OH)2 4、沸石是一种具有多孔结构的铝硅酸盐（NaAlSiO4nH2O），其中有许多笼状孔穴和通道能让直径比孔穴小的分子通过而将大的分子留在外面，故又称“分子筛”。“分子筛”在表面化学中有重要作用，是重要的催化剂和催化剂载体。以高岭土（主要成分：Al2Si2O72H2O）、石灰石、海水为原料生产“分子筛”的工艺流程如下：回答下列问题（1）高岭土主要成分的化学式可表示为 Al2O32SiO22H2O，则分子筛的化学式也可表示为 ；（2）写出 0.1mol/L 副产品 A 溶液中有关离子浓度关系的两个等式：、；（3）气体 M 和滤液发生反应的任意一个离子方程式为：；（4）若用惰性电极电解饱和 NaCl 溶液一段时间，当阳极产生 56L（标准状况下）气体，电解后溶液体积为 500L 时，求所得溶液在常温时的 pH 值（要求写出解题过程）。答案（1）Na2OAl2O32SiO22nH2O （2）C(Na)=2C(CO32)+2C(HCO3)+2C(H2CO3)C(Na)+C(H)=2C(CO32)+C(HCO3)+C(OH)2C(H2CO3)+C(HCO3)+C(H)=C(OH)（3）CO22AlO2-3H2O2Al(OH)3+CO32-（或CO2AlO2-2H2OAl(OH)3+HCO3-）或CO2SiO32-H2OH2SiO3+CO32-（或2CO2SiO32-2H2OH2SiO3+2HCO3-）（4）12 5、氟化钠是一种重要的氟盐，主要用于农作物杀菌、杀虫、木材的防腐。实验室可通过下图所示的流程以氟硅酸（H2SiF6）等物质为原料制取氟化钠，并得到副产品氯化铵；已知：20时氯化铵的溶解度为 37.2g，氟化钠的溶解度为 4g。Na2SiF6微溶于水。副产品 A 蒸发煅烧 分子筛 不溶物 操作 a 高岭土 高温焙烧 急剧冷却 NaOH NaCl 粗盐 海水 蒸发、过滤 电解 滤液 适当温度 充分搅拌 过 滤 生石灰 气体 M 石灰石 煅烧 过滤 室温混合，99结晶，110干燥 H2O 4 请回答下列问题：（1）上述流程中产生浑浊的原因是生成了 （选择序号）；ANH4F BH2SiO3 C(NH4)2SiF6 D(NH4)2CO3 (2)写出流程中相关的化学方程式:；（3）操作 I 和操作 是相同的，操作 II 和操作 V 是相同的，其操作名称为 ；（4）流程中 NH4HCO3必须过量，其原因是 。答案（1）B（2）NH4F+NaClNH4Cl+NaF （3）IV ，洗涤（4）必须保证 H2SiF6能全部反应，防止中生成 Na2SiF6沉淀。6、金属镁与镁合金在航空、汽车制造和电子工业等领域具有广泛的用途，金属镁的冶炼有多种方法，其中之一是以白云石（CaCO3MgCO3）为原料，经高温煅烧生成氧化物（CaO、MgO），氧化物在还原炉中经 1200真空条件下用硅铁还原生成镁蒸汽（铁在反应前后化合价不变，不考虑萤石粉对反应的影响），镁蒸汽经冷凝器冷凝为粗镁再经精炼、铸锭得到成品金属镁。反应工艺流程如下左图：（1）若在实验室里煅烧白云石，可选择下列哪种坩埚？_（填字母）A瓷坩埚 B水晶坩埚 C铁坩埚（2）写出还原炉中硅铁还原氧化物的反应方程式 （3）在冶炼过程中反应温度对生成金属镁的影响如上右图：从图中可知，还原反应的反应热H 0（填“”、“因为升高温度 Mg 的产率增大，平衡向正反应方向移动，说明正反应是吸热反应 （4）防止高温下 Mg 被空气氧化；降低反应所需温度，节约能源 5 7、工业上目前使用两种方法制取乙醛：（1）乙炔水化法；（2）乙烯氧化法。下列两表提供生产过程中原料、反应条件、原料平衡转化率、产量等有关的信息情况：表一：原料、反应条件、平衡转化率、日产量 乙炔水化法 乙烯氧化法 原料 乙炔、水 乙烯、空气 反应条件 HgSO4、100125 PdCl2-CuCl2、100125 平衡转化率 乙炔平衡转化率 90%左右 乙烯平衡转化率 80%左右 日产量 2.5 吨（某设备条件下）3.6 吨（相同设备条件下）表二：原料来源生产工艺 原料生产工艺过程 乙炔 乙烯 来源于石油裂解气 根据上述两表，回答下列问题：（1）乙烯氧化法制乙醛的化学方程式：_。（2）在相同条件下，两种制取乙醛的方法哪种快？_。现代工业上乙烯氧化法逐步取代乙炔水化法，请说出理由_（只需讲出二条）。（3）若乙烯由石油裂化（裂化气混合气体的平均化学式 C8H17）进一步完全催化裂解而来，得到体积百分含量分别为：甲烷：5%、乙烯：40%、丙烯：10%、其余为丁二烯和氢气（气体体积均在同温同压下测定）。若得到 40mol 乙烯，求：能够得到丁二烯和氢气的物质的量各为多少？答案（1）2CH2=CH2+O2 2CH3CHO （2）乙烯氧化法快。乙炔水化法制乙醛使用的是汞盐催化剂，毒性大；乙炔的制取要经过多步反应制得，且消耗大量的热能、电能；乙烯来源于石油裂解气，且较容易获得 （3）要得到 40molC2H4，则会生成 5molCH4、10molC3H6。若设生成xmol 丁二烯（C4H6）和y molH2，且需要催化裂解a mol 的 C8H17。则：根据碳原子守恒：8a=5+30+80+4x 根据氢原子守恒：17a=20+60+160+6x+2y 根据题意：x+y=100-55 解以上联立方程求得：x=19.55(mol)，y=25.45(mol)8、钨是我国丰产元素，是熔点最高的金属,广泛用于拉制灯泡的灯丝,有“光明使者”的美誉。钨在自然界主要以钨(+6 价)酸盐的形式存在。有开采价值的钨矿石是白钨矿和黑钨矿。白钨矿的主要成分是钨酸钙(CaWO4)；黑钨矿的主要成分是铁和锰的钨酸盐，化学式常写成(Fe,Mn)WO4，钨酸（H2WO4）酸性很弱，难溶于水。黑钨矿传统冶炼工艺的第一阶段是碱熔法：6 其中 A、B、C 都是钨的化合物。回答：(1)74W 在周期表的位置是第 周期。(2)写出上述流程中 B、C 的化学式：B_；C_(3)钨冶炼工艺的第二阶段则是用碳、氢等还原剂把氧化钨还原为金属钨。对钨的纯度要求不高时,可用碳作还原剂。写出用碳还原氧化钨制取金属钨的化学方程式：_；为了获得可以拉制灯丝的高纯度金属钨,不宜用碳而必须用氢气作还原剂,为什么?_。(4)仲钨酸的阱盐在热分解时会发生内在氧化还原反应,我国钨化学研究的奠基人顾冀东先生采用这一反应制得了蓝色的、非整比的钨氧化物 WO3-x。这种蓝色氧化钨具有比表面大、易还原的优点,在制钨粉时温度容易控制,目前冶炼拉制钨丝的金属钨都用蓝色氧化钨为原料。经分析,得知蓝色氧化钨中钨的质量分数为 0.7985。计 算 WO3-x中 的 x 值。X=_。(相 对 原 子 质 量：W:183.84;O:16.00)一般认为，蓝色氧化钨的颜色和非整比暗示了在化合物中存在五价和六价两种价态的钨。则蓝色氧化钨中这两种价态的钨原子数比为_：_ 答案(1)六 (2)B:H2WO4 C:WO3（1 分）(3)2 WO3+3C=2W+3CO2；因为钨的熔点很高，不容易转变为液态，如果用碳做还原剂,混杂在金属中的碳不易除去,而且碳会在高温下和金属钨反应形成碳化钨,不容易获得纯的金属钨。用氢气作还原剂就不存在这些问题。(4)X=0.10 n(W)(V):n(W)(VI)=1:4 1已知蓝色氧化钨中钨的质量分数为 0.7985；氧的质量分数为 10.7985=0.2015 1.000 g 化合物中含钨原子和氧原子的量分别为 n(w)=0.7985/183.84=4.34310-3mol n(o)=0.2015/16.00=12.5910-3 化合物中钨和氧的计量比为 n(w)：n(o)=4.34310-3：12.5910-3=1：2.90 即在化学式 WO3-x 中 3-x=2.90 x=0.10 2把+5 价钨的氧化物和+6 价钨的氧化物的化学式分别写成 WO2.5 和 WO3 设蓝色氧化钨的组成为 x WO2.5 y WO3=WO2.90 所以有 x+y=1 2.5x+3y=2.90 解联立方程得：x=0.20 y=0.80 所以蓝色氧化钨中+5 价和+6 价钨的原子数之比为：w(+5)/w(+6)=x/y=0.20/0.80=1/4=0.25