化学流程图题专项训练全且有答案.docx
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化学流程图题专项训练全且有答案
化工工艺流程专项训练
1.亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂,主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌。
以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图:
已知:
①NaClO2的溶解度随温度升高而增大,适当条件下可结晶析出NaClO2·3H2O;②纯ClO2易分解爆炸,一般用稀有气体或空气稀释到10%以下较安全;③HClO2可看成是强酸。
(1)160g/LNaOH溶液的物质的量浓度为________,若要计算该溶液溶质的质量分数,还需要的一个条件是________________________。
(2)在发生器中鼓入空气的作用可能是________(填序号)。
A.将SO2氧化成SO3,增强酸性B.稀释ClO2以防止爆炸C.将NaClO3氧化成ClO2
(3)吸收塔内的反应的化学方程式为_________________,吸收塔的温度不能超过20℃,其目的是防止H2O2分解,写出H2O2分解的化学方程式:
_____________________。
(4)在碱性溶液中NaClO2比较稳定,所以吸收塔中应维持NaOH稍过量,判断NaOH是否过量的简单的实验方法是________________________。
(5)吸收塔中为防止NaClO2被还原成NaCl,所用还原剂的还原性应适中。
除H2O2外,还可以选择的还原剂是________(填序号)。
A.Na2O2B.Na2SC.FeCl2D.PbO(悬浊液)
(6)从滤液中得到NaClO2·3H2O粗晶体的实验操作依次是________(填序号)。
A.蒸馏B.蒸发C.灼烧D.过滤E.冷却结晶
要得到更纯的NaClO2·3H2O晶体必须进行的操作是__(填操作名称)。
2.下图所示是以海水为原料,获得某产物的工艺流程图。
已知在吸收塔中,溶液的pH显著减小。
试回答下列问题:
(1)图中两次氯化的作用是否相同?
______(选填“是”或“否”)。
(2)吸收塔中反应的化学方程式为___________________,
第2次氯化的离子方程式为________________________。
(3)资料证实,在酸性介质中,第1次氯化过程中可用O2或空气替代。
但在实际工业生产中为什么不用更廉价的空气替代Cl2?
____________________________________。
(4)本工艺的处理方法可简单概括为“空气吹出、X气体吸收、氯化”。
某同学认为在工业生产过程中对第1次氯化液直接蒸馏也可得到产物,不必进行上述过程,请对该同学的说法作出正确的评价:
_________________________。
3.某一化工厂的生产流程如下图:
(1)L、M的名称分别是__________、_________。
(2)G―→H过程中为什么通入过量空气:
____________。
(3)写出饱和食盐水、E、F生成J和K(此条件下K为沉淀)的化学方程式:
____________________________,要实现该反应,你认为应该如何操作:
________________。
4.工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产,流程如下:
(1)简述原料气N2、H2的来源:
______________
(2)下列可以代替硝酸镁加入到蒸馏塔中的是:
A.浓硫酸B.氯化钙C.氯化镁D.生石灰
(3)氨气和氧气145℃就开始反应,在不同温度和催化剂条件下生成不同产物(如图所示):
4NH3+5O24NO+6H2O K1=1×1053mol/L(900℃)
4NH3+3O22N2+6H2O K2=1×1067mol/L(900℃)
温度较低时以生成______________为主,温度高于900℃时,NO产率下降的原因:
________________。
吸收塔中需要补充空气的原因:
___________________________。
(4)尾气处理时,小型化工厂常用尿素作为氮氧化物的吸收剂,此法运行费用低,吸收效果好,不产生二次污染,吸收后尾气中NO和NO2的去除率高达99.95%。
其主要的反应为氮氧化物混合气与水反应生成亚硝酸,亚硝酸再与尿素[CO(NH2)2]反应生成CO2和N2,请写出有关反应的化学方程式:
________________,__________________。
5.“低碳”既是时尚,也是环保要求。
“低碳”在工业生产中意义重大,充分利用原材料,不排放或减少排放“三废”,不同工厂今后联合生产等都是很好的“低碳”生产方式。
下面是几个工厂利用废气、废渣(液)联合生产化肥硫酸铵的工艺:
请回答下列问题:
(1)工艺操作①、②分别为____________、____________。
(2)工业合成氨的化学方程式为:
____________________。
(3)写出生成“产品”的离子方程式:
________________
(4)在实验室中检验合成氨厂排出的废气中是否含有氨气的方法是_________________________________________
(5)副产品的化学式为_________。
该联合生产工艺中可以循环使用的物质是___________________。
6.将磷肥生产中形成的副产物石膏(CaSO4·2H2O)转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料,无论从经济效益、资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义。
以下是石膏转化为硫酸钾和氯化钙水合物的工艺流程示意图:
(1)石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后反应的离子方程式为
________________________________________________。
(2)过滤Ⅰ操作所得固体中,除CaCO3外还含有______(填化学式)等物质,该固体可用作生产水泥的原料。
(3)过滤Ⅰ操作所得滤液主要是(NH4)2SO4溶液,检验滤液中是否含有CO
的方法是_________________________
(4)氯化钙结晶水合物(CaCl2·6H2O)是目前常用的无机储热材料,选择其作为储热材料的依据是______(选填序号)。
a.熔点较低(29℃熔化)b.能导电c.能制冷d.无毒
(5)简述如何用实验的方法证明硫酸钾肥料中钾元素的存在:
____________________________________________________
7.哈伯法合成氨是德国人哈伯在1905年发明的,其合成原理为:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ/mol。
试回答下列问题:
(1)在298K时,将10molN2和30molH2放入合成塔中,为何放出的热量小于924kJ?
_________________。
(2)工业上利用天然气合成氨的工艺流程图如下:
依据上述流程,完成下列填空:
①天然气脱硫时的化学方程式是___________________。
②nmolCH4经一次转化后产生CO0.9nmol,产生H2______mol(用含n的代数式表示)。
③该合成氨工艺能直接生成H2、N2的原料是________,可循环利用的辅助原料有______________。
8.Ⅰ.某硝酸厂附近的空气主要污染物为氮的氧化物。
为了保护环境和综合利用,可采用氨—碱两级吸收法。
此法兼有碱吸收和氨吸收两法的优点,其吸收工艺流程如下:
(1)排空物质的主要成分为_________________________。
(2)进入吸收塔以前加一个缓冲器的目的是___________。
(3)从吸收塔排出的混合液的用途之一为_____________。
Ⅱ.空气的主要污染物为硫的氧化物和氮的氧化物。
研究人员设计了同时净化废气中二氧化硫和氮的氧化物的方法,将其转化为硫酸和硝酸,工艺流程如下:
各室中发生的反应如下:
氧化室:
NO2(g)+SO2(g)+H2O(l)===H2SO4(l)+NO(g) ΔH=akJ/mol。
清除室:
NO(g)+NO2(g)===N2O3(g) ΔH=bkJ/mol;
N2O3(g)+2H2SO4(l)===2NOHSO4(s)+H2O(l)ΔH=ckJ/mol。
分解室:
4NOHSO4(s)+O2(g)+2H2O(l)===4H2SO4(l)+4NO2(g) ΔH=dkJ/mol。
回答下列问题:
(1)物质①和②分别为(写化学式)________、__________。
(2)写出SO2、O2和H2O反应生成H2SO4的热化学方程式:
________________________________________________。
9.硼的制备及其化合物的关系如下图所示(已知硼酸是白色片状晶体,溶解度很小,在水中的电离方程式为H3BO3+H2O[B(OH)4]-+H+):
(1)操作1的名称为_______________________________。
(2)硼酸为______(填“一元”、“二元”或“三元”)酸;步骤③中镁过量使B2O3充分反应,得粗硼,那么粗硼中的主要杂质是___________________________________。
(3)硼酸和甲醇反应生成硼酸酯的化学方程式为:
______;由纯硼制备氧化硼的化学方程式为__________________。
(4)已知:
B2O3(s)+H2O(g)===2HBO2(g)ΔH=akJ/mol
B2O3(s)+3H2O(l)===2H3BO3(aq) ΔH=bkJ/mol
H2O(l)===H2O(g) ΔH=ckJ/mol
那么HBO2(g)+H2O(l)===H3BO3(aq) ΔH=_________
(5)已知硼既能和酸反应又能和碱反应,化学性质类似于铝;请写出硼与氢氧化钠反应的化学方程式,并标出电子转移的方向和数目?
10.碳酸钠是造纸、玻璃、纺织、制革等行业的重要原料。
工业碳酸钠(纯度约98%)中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-和SO
等杂质,提纯工艺流程如下:
已知碳酸钠的溶解度(S)随温度变化的曲线如下图所示:
回答下列问题:
(1)滤渣的主要成分为____________________。
(2)“趁热过滤”的原因是_________________________。
(3)若在实验室进行“趁热过滤”,可采取的措施是_________________________________________________(写出一种)。
(4)若“母液”循环使用,可能出现的问题及其原因是_________________________________________________。
(5)已知:
Na2CO3·10H2O(s)===Na2CO3(s)+10H2O(g) ΔH1=+532.36kJ·mol-1
Na2CO3·10H2O(s)===Na2CO3·H2O(s)+9H2O(g) ΔH2=+473.63kJ·mol-1
写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式__________。
11.锂被誉为“金属味精”,以LiCoO2为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。
工业上常以β锂辉矿(主要成分为LiAlSi2O6,还含有FeO、MgO、CaO等杂质)为原料来制取金属锂。
其中一种工艺流程如下:
已知:
①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH:
氢氧化物
Fe(OH)3
Al(OH)3
Mg(OH)2
开始沉淀pH
2.7
3.7
9.6
完全沉淀pH
3.7
4.7
11
②Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表:
温度/℃
0
10
20
50
75
100
Li2CO3的
溶解度/g
1.539
1.406
1.329
1.181
0.866
0.728
请回答下列问题:
(1)用氧化物形式表示LiAlSi2O6的组成:
________。
(2)反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是_____________________。
(3)写出反应Ⅲ中生成沉淀A的离子方程式___________。
(4)反应Ⅳ生成Li2CO3沉淀,写出在实验室中得到Li2CO3沉淀的操作名称__________,洗涤所得Li2CO3沉淀要使用__________(选填“热水”或“冷水”),你选择的理由是______________________________________________。
(5)电解熔融氯化锂生产锂时,阳极产生的氯气中会混有少量氧气,原因是___________________________________。
12.高纯氧化铝可用于制高压钠灯的陶瓷管。
实验室制取高纯氧化铝的流程如下:
(1)“除杂”操作是加入适量过氧化氢,用氨水调节溶液的pH约为8.0,以除去硫酸铵溶液中的少量Fe2+。
检验Fe2+是否除尽的实验操作是______________________。
(2)通常条件下Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38(mol/L)4,除杂后溶液中c(Fe3+)约为______________。
(3)配制硫酸铝溶液时,需用硫酸酸化,酸化的目的是______________。
(4)“结晶”操作中,母液经蒸发浓缩至溶液表面刚出现薄层的结晶为止,冷却结晶,得到铵明矾(含结晶水)。
母液不能蒸干的原因是_____________________________。
(5)“分离”操作名称是______(填字母代号)。
A.蒸馏 B.分液 C.过滤
(6)测定铵明矾组成的方法是:
a.称取0.4530g铵明矾样品,高温灼烧,得Al2O3固体0.1020g;
b.称取0.4530g铵明矾样品,用适量蒸馏水溶解,再加入稍过量的BaCl2溶液,经陈化、过滤、灰化,得BaSO40.4659g。
c.称取0.4530g铵明矾样品,加入足量的NaOH溶液,加热,将产生的气体依次通过碱石灰和浓硫酸,浓硫酸增重0.0170g。
则铵明矾的化学式为________________。
13.金属镁和镁合金在航空、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,其中之一为皮江法。
该方法是以白云石(CaCO3·MgCO3)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气(铁在反应前后化合价不变),镁蒸气经冷凝器冷凝为粗镁,粗镁再经精炼、铸锭得到成品金属镁。
反应工艺流程如下图:
(1)在冶炼过程中反应温度对生成金属镁的影响如下图,从图中分析,该反应的反应热ΔH______(填“<”、“>”或“=”)0,理由是______________________
(2)还原炉中的物质需要在1200℃真空条件下反应,真空条件对制备金属镁来讲,可以达到的目的是:
①____________;②______________。
(3)工业上,另一种冶炼金属镁的原理是,MgCO3
MgO+CO2↑,MgO+C+Cl2
MgCl2+CO,电解氯化镁。
工业上不直接电解氧化镁的原因是__________________
(4)另外也可以海水为原料来冶炼金属镁,已知298K时,Mg(OH)2的溶度积常数Ksp=5.6×10-12(mol/L)3,如果在海水结晶的母液中,加入一定量的烧碱达到沉淀溶解平衡,测得pH=13.00,则此温度下残留在溶液中的c(Mg2+)=________mol/L。
14.四氧化三铁在生产和生活中有着广泛的用途,打印机、复印机所使用的墨粉其主要成分是Fe3O4,下图是以工业绿矾为原料制取Fe3O4的一种工艺流程:
已知:
①工业绿矾中FeSO4的含量为52.5%,其中的杂质不参与反应;
②Fe(OH)2+2Fe(OH)3===Fe3O4·4H2O
请回答下列问题:
(1)Fe3O4与稀硝酸反应的离子方程式是:
_____________,
检验反应后的溶液中含Fe3+的方法是:
______________。
(2)在工艺流程中,通入适量空气“氧化”时的化学方程式是______________________________________________。
(3)流程图中所示的副产品是____________,提取该副产品还需要的操作依次是______________(填写序号)。
a.过滤 b.加热浓缩 c.冷却 d.结晶 e.洗涤
(4)在生产过程中,若工业绿矾的投料速率是12.16kg/h,为使产品较纯,鼓入空气的速率应为______m3/h(假设反应在标准状态下进行,空气中O2占20%)。
15.工业上以废铜为原料经一系列化学反应可生产氯化亚铜(CuCl),其工艺流程如下图所示:
试根据上图转化回答下列问题:
(1)工业生产Cl2时,尾气常用石灰乳吸收,而不用烧碱溶液吸收的原因是______________。
(2)还原过程中的产物为Na[CuCl2],试写出反应的化学方程式___________________。
制备中当氯化完成后必须经还原过程再制得CuCl,为什么不用一步法制得CuCl?
(已知Cu2++Cu+2Cl-===2CuCl↓)。
(3)还原过程中加入少量盐酸的作用是_______________,加入NaCl且过量的原因是_________________________________。
(4)合成结束后所得产品用酒精淋洗的目的是_________。
(5)实验室中在CuCl2热溶液中通入SO2气体也可制备白色的CuCl沉淀,试写出该反应的离子方程式____________
16.高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。
利用湿法、干法制备高铁酸盐的原理如表所示。
湿法
强碱性介质中,Fe(NO3)3与NaClO反应生成紫红色高铁酸盐溶液
干法
Fe2O3、KNO3、KOH混合加热生成紫红色高铁酸盐和KNO2等产物
(1)工业上利用湿法制备高铁酸钾(K2FeO4)的流程如图所示:
①反应Ⅰ的化学方程式为_________________________。
②反应Ⅱ的离子方程式为_________________________。
③加入饱和KOH溶液的目的是_____________________。
(2)高铁酸钾是一种理想的水处理剂,其处理水的原理为_________________________________________________。
(3)干法制备K2FeO4的反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。
(4)高铁电池是正在研制中的可充电干电池,如图为该电池和常用的高能碱性电池的放电曲线,由此可得出高铁电池的优点有__________、_____________
17.铝、铁及其合金是制造飞机的重要材料,大飞机制造对拉动铝的冶炼、新型设备制造等相关行业的发展具有极为重要的作用。
工业上用铝土矿(成分为氧化铝、氧化铁)制取铝的流程如下:
请回答下列问题:
(1)下列关于铝及其化合物的说法正确的是______。
A.利用氨水、稀盐酸、氯化铝溶液即可证明氢氧化铝具有两性
B.使用镁铝合金制造飞机机体比使用单质铝制造飞机机体性能更差
C.用铝制备1mol氢氧化铝时,最少消耗0.375mol硫酸
D.将钠铝合金投入水中没有明显的现象
(2)我国大飞机制造也需要大量钢材,下列说法正确的是____。
A.铁和钢的主要化学成分相同,性质也相同
B.用磁铁矿(主要成分为Fe3O4)炼铁的反应中,1molFe3O4被CO还原成Fe转移8mole-
C.只利用KSCN溶液即可检验出赤铁矿中含有铁元素
D.铁矿石是一种可再生资源,没有必要进行开采限制
(3)操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ都用到的玻璃仪器有_______
(4)写出由溶液B生成Al(OH)3的离子方程式:
_____________。
(5)工艺流程中涉及到的氧化还原反应的化学方程式为________。
(6)生产过程中,除NaOH、H2O可以循环使用外,还可以循环使用的物质有__________(填化学式)。
用此法制取铝的副产品是____________(填化学式)。
18.锗位于第4周期第ⅣA族,高纯锗是一种良好的半导体材料,锗在自然界中主要以锗石矿(主要成分为Cu2S·FeS·GeS2,另含有少量Al2O3)的形式存在。
以锗石矿制备高纯锗的一种流程如下:
已知:
部分金属氢氧化物或水合氧化物开始沉淀和完全沉淀时溶液的pH见下表。
氢氧化物或水
合氧化物
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Al(OH)3
GeO2·xH2O
开始沉淀pH
7.5
2.7
3.7
7.2
完全沉淀pH
9.7
3.7
4.7
8.6
回答下列问题:
(1)反应Ⅰ中加入浓盐酸时有一种红色金属固体产生,写出生成此物质的化学方程式:
_______________________。
(2)反应Ⅱ中加H2O2的作用是_______________________。
(3)反应Ⅲ和反应Ⅳ中所用的pH调节剂可以是下列物质中的___________________________________________。
A.SiO2B.Al2O3C.Na2CO3D.Mg(NO3)2
(4)若本反应调节pH时用的是一种盐,写出反应Ⅲ中生成沉淀A(白色)的离子方程式:
_______________________。
(5)反应Ⅴ的化学方程式为_________________________
19、随着材料科学的发展,金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用,并被誉为“合金的维生素”。
为回收利用含钒催化剂(含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣),科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺,回收率达91.7%以上。
部分含钒物质在水中的溶解性如下表所示:
物质
VOSO4
V2O5
NH4VO3
(VO2)2SO4
溶解性
可溶
难溶
难溶
易溶
该工艺的主要流程如下:
请回答下列问题:
(1)工业上由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法,其用化学方程式表示为_________________________________。
(2)反应①的目的是_________________
(3)该工艺中反应③的沉淀率(又称沉矾率)是回
收钒的关键之一,写出该步发生反应的离子方
程式:
___________
(4)过热重分析测得:
NH4VO3在焙烧过程中,
固体质量的减少值(纵坐标)随温度变化的曲
线如下图所示。
则NH4VO3在分解过程中
____________________________。
A.先分解失去H2O,再分解失去NH3B.先分解失去NH3,再分解失去H2O
C.同时分解失去H2O和NH3D.同时分解失去H2、N2和H2O
参考答案
1.
(1)4mol/L 该溶液的密度
(2)B
(3)2NaOH+2ClO2+H2O2===2NaClO2+2H2O+O22H2O2
2H2O+O2↑
(4)连续测定吸收塔内溶液的pH(5)AD (6)BED或ED 重结晶
2.
(1)是
(2)Br2+SO2+2H2O===H2SO4+2HBr 2Br-+Cl2===Br2+2Cl-
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