化学工艺流程综合题

《化学工艺流程综合题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学工艺流程综合题（9页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、 化工流程题1无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。(1)氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体，其反响的离子方程式为_(2)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含有Fe2O3、SiO2等杂质)制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下：物质SiCl4AlCl3FeCl3FeCl2沸点/57.6180(升华)300(升华)1 023步骤中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多，其作用是_(只要求写出一种)。步骤中假设不通入氯气和氧气，那么反响生成相对原子质量比硅大的单质是_。：Al2O3(s)3C(s)=2Al(s)3CO(g) H11 344.1 kJmol12AlCl3(g)=2Al(s)3Cl2(

2、g) H21 169.2 kJmol1由Al2O3、C和Cl2反响生成AlCl3的热化学方程式为_。步骤的尾气经冷却至室温后，气体用足量的NaOH冷溶液吸收，生成的盐主要有3种，其化学式分别为_。结合流程与相关数据分析，步骤中参加铝粉的目的是_。解析：(1)Al3水解生成Al(OH)3和H。(2)水分减少可防止Al3的水解，气孔数目增多，增大了接触面积，可以加快反响速率；焦炭能复原矿石中的铁；根据盖斯定律，将第一个反响减去第二个反响可得该热化学反响方程式；尾气中存在Cl2和CO2，故与NaOH溶液反响生成NaCl、NaClO、Na2CO3；根据工艺流程示意图可知液态混合物中含有FeCl3杂质，

3、因此参加铝粉可除去FeCl3，提高AlCl3的纯度。答案：(1)Al33H2OAl(OH)33H(2)防止后续步骤生成的AlCl3水解或增大反响物的接触面积，加快反响速率铁或FeAl2O3(s)3C(s)3Cl2(g)=2AlCl3(g)3CO(g)H174.9 kJmol1NaCl、NaClO、Na2CO3除去FeCl3，提高AlCl3纯度2七铝十二钙(12CaO7Al2O3)是新型的超导材料和发光材料。用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下：(1)煅粉主要含MgO和_，用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶；假设滤液中c(Mg2)小于5106

4、 molL1，那么溶液pH大于_Mg(OH)2的Ksp51012；该工艺中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3，原因是_。(2)滤液中的阴离子有_(忽略杂质成分的影响)；假设滤液中仅通入CO2，会生成_，从而导致CaCO3产率降低。(3)用NaOH溶液可除去废Al片外表的氧化膜，反响的离子方程式为_。(4)电解制备Al(OH)3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反响方程式为_。(5)一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl和Al2Cl两种离子在Al电极上相互转化，其他离子不参与电极反响，放电时负极Al的电极反响式为_。解析：(1)碳酸钙和碳酸镁受热均易分解，生成氧化镁和氧化钙，因此另一

5、种物质为氧化钙；根据溶度积常数可计算出氢氧根离子浓度为1103mol/L，因此氢离子浓度为11011mol/L，所以pH应大于11；如果用硫酸铵代替硝酸铵，钙离子与硫酸根离子能形成硫酸钙沉淀。(2)滤液中的阴离子包括参加硝酸铵引入的硝酸根离子，水电离生成的氢氧根离子。如果只通入二氧化碳，可能会生成碳酸氢钙，从而导致碳酸钙的产率降低。(3)氧化铝与氢氧化钠溶液反响的离子方程式为：Al2O32OH=2AlOH2O。(4)阳极上为铝失电子生成铝离子，阴极上为氢离子得电子生成氢气，其电解总反响方程式为2Al6H2O2Al(OH)33H2。(5)因为没有其他离子放电，因此负极反响式为Al3e7AlCl=

6、4Al2Cl。答案：(1)CaO11易生成硫酸钙沉淀而导致碳酸钙产率降低(2)NO、OHCa(HCO3)2(3)Al2O32OH=2AlOH2O(4)2Al6H2O2Al(OH)33H2(5)Al3e7AlCl=4Al2Cl3工厂中用稀硫酸浸泡某矿石后的溶液中，除了含有大量硫酸外，还含有少量NH、Fe3、AsO、Cl。为除去杂质离子，局部操作流程如下：请回答以下问题：(1)用稀硫酸浸泡某矿石后的溶液中，硫酸的浓度为4.9 gL1，那么该溶液中的pH约为_。(2)NH在用稀硫酸浸泡某矿石后的溶液中以(NH4)2SO4和NH4Cl形式存在。现有一份(NH4)2SO4溶液，一份NH4Cl溶液，(NH

7、4)2SO4溶液中c(NH)恰好是NH4Cl溶液中c(NH)的2倍，那么c(NH4)2SO4_c(NH4Cl)(填“或“)。(3)随着向废液中投入生石灰(忽略溶液温度的变化)，溶液中_(填“增大“减小或“不变)。(4)投入生石灰调节pH到23时，大量沉淀主要成分为CaSO42H2O含有少量Fe(OH)3，提纯CaSO42H2O的主要操作步骤：向沉淀中参加过量_，充分反响后，过滤、_。(5)25 ，H3AsO4电离常数为K15.6103，K21.7107，K34.01012。当溶液中pH调节到89时，沉淀主要成分为Ca3(AsO4)2。pH调节到8左右Ca3(AsO4)2才开始沉淀的原因是_。N

8、a3AsO4第一步水解的平衡常数数值为_。：AsO2I2H=AsOI2H2O，SO2I22H2O=SO2I4H。上述两个反响中复原性最强的微粒是_。解析：硫酸废液中含有大量硫酸外，还含有少量NH、Fe3、AsO、Cl，参加生石灰，调节pH 23，大量沉淀主要成分为CaSO42H2O含有少量Fe(OH)3，滤液参加生石灰调节pH 89，生成Ca3(AsO4)2沉淀，滤液主要含有(NH4)2SO4和NH4Cl。(1)硫酸的浓度为4.9gL1，c(H2SO4)0.0 5mol/L，c(H)0. 1mol/L，pHlg0.11。(2)如c(NH4)2SO4c(NH4Cl)，那么(NH4)2SO4溶液中

9、c(NH)较大，因c(NH)越大，NH水解程度越小，那么(NH4)2SO4溶液中c(NH)小于NH4Cl溶液中c(NH)的2倍，如等于2倍，那么c(NH4Cl)应较大。(3)随着向废液中投入生石灰，c(OH)增大，c(NH3H2O)减小，那么溶液中减小。(4)提纯CaSO42H2O，可参加稀硫酸溶解Fe(OH)3，且防止CaSO42H2O的溶解，过滤后洗涤、枯燥。(5)H3AsO4是弱酸电离出来的AsO较少，所以酸性条件下不易形成Ca3(AsO4)2沉淀，当溶液中pH调节到8左右时AsO浓度增大，Ca3(AsO4)2开始沉淀。Na3AsO4的第一步水解的离子方程式为AsOH2OHAsOOH，该

10、步水解的平衡常数Kh2.5103。：AsO2I2H=AsOI2H2O，SO2I22H2O=SO2I4H。复原剂复原性大于复原产物的复原性，那么复原性SO2IAsO，两个反响中复原性最强的微粒是SO2。答案：(1)1(2)(3)减小(4)稀硫酸洗涤、枯燥(5)H3AsO4是弱酸，当溶液中pH调节到8左右，c(AsO)增大，Ca3(AsO4)2开始沉淀2.5103SO24工业废渣、废水回收利用是重要研究课题。下面流程是生产食用香料正丁酸乙酯的工厂废水(含乙醇、正丁酸乙酯、正丁酸、乙醚和大量无机悬浮物)联合利用电子工业废料含SiO2和Cu2(OH)2CO3回收铜的工艺设计。回答以下问题：(1)初沉参

11、加的试剂是明矾，写出参与净水的离子的水解方程式：_。(2)固体X的成分是_，反响的化学反响方程式_。(3)试剂Y为_，加快反响速率的措施有_(任写一条)。(4)反响的离子方程式为_。(5)硅胶在生活与生产中用途广泛，写出其中一种用途：_。解析：液体A、B、C、D为分馏产物，根据沸点不同得到别离。分子晶体的熔沸点与相对分子质量大小有关，正丁酸、乙醚相对分子质量最接近难以分开，所以液体C和D的混合物应该是正丁酸、乙醚的混合物。(1)明矾净水在于Al3的水解：Al33H2OAl(OH)3(胶体)3H。(2)废料含SiO2和Cu2(OH)2CO3加热情况下发生的化学反响方程式为：Cu2(OH)2CO3

12、2CuOH2OCO2那么固体X的成分是CuO、SiO2。能与CuO反响的为乙醇和正丁酸，由于正丁酸在液体C和D的混合物中，所以液体A为乙醇。反响的化学反响方程式：CH3CH2OHCuOCH3CHOH2OCu。(3)试剂Y是氢氧化钠溶液；增大氢氧化钠溶液(试剂B)的浓度、将固体粉碎、升高温度等。(4)液体B为正丁酸乙酯，反响方程式为：2CH3CH2CH2COOCH2CH3SiO2H2O2CH3CH2CH2COO2CH3CH2OHH2SiO3。(5)硅胶的用途：催化剂载体(或枯燥剂)。答案：(1)Al33H2OAl(OH)3(胶体)3H(2)CuOSiO2CH3CH2OHCuOCH3CHOH2OC

13、u(3)氢氧化钠溶液增大氢氧化钠溶液的浓度、将固体粉碎(或升高温度等合理答案)(4)2CH3CH2CH2COOCH2CH3SiO2H2O2CH3CH2CH2COO2CH3CH2OHH2SiO3(5)催化剂载体(或枯燥剂)5以磷石膏(主要成分CaSO4，杂质SiO2、Al2O3等)为原料可制备轻质CaCO3，流程图如下。(1)匀速向浆料入CO2，浆料清液的pH和c(SO)随时间变化见如以下图。清液pH11时CaSO4转化的离子方程式为_；能提高其转化速率的措施有_(填序号)。A搅拌浆料B加热浆料至100 C增大氨水浓度D减小CO2通入速率(2)当清液pH接近6.5时，过滤并洗涤固体。滤液中物质的

14、量浓度最大的两种阴离子为_和_(填化学式)；检验洗涤是否完全的方法是_。(3)在敞口容器中，用NH4Cl溶液浸取高温煅烧的固体，随着浸取液温度上升，溶液中c(Ca2)增大的原因是_。解析：(1)向磷石膏粉、氨水浆料入CO2，CO2与NH3H2O 发生反响：CO22NH3H2O=2NHCOH2O，CO浓度增大，促进了CaSO4沉淀的转化：CaSO4CO=CaCO3SO，总反响的离子方程式为CaSO42NH3H2OCO2=CaCO32NHSOH2O。A搅拌浆料，可增大反响物的接触面积，加快化学反响速率；B.加热浆料，由于NH3的挥发，导致NH3H2O浓度降低，不利于CO的生成，降低了CaSO4的转

15、化速率；C.增大氨水浓度，有利于提高CO的浓度，从而提高CaSO4的转化速率；D. 减小CO2通入速率，不利于CO的生成，从而降低CaSO4的转化速率。(2)由图象可知，pH6.5时，溶液中的c(Ca2)已经很小，此时通入的CO2与溶液中浓度较低的氨水反响生成NH4HCO3，故溶液中物质的量浓度最大的两种阴离子为SO和HCO。过滤得到的CaCO3沉淀上会附着SO、NH、HCO等杂质离子。检验洗涤是否完全时，可取少量最后一次从过滤器中流出的洗涤液于试管中，向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，检验是否存在SO即可。假设不产生白色沉淀，说明沉淀已洗涤完全。(3)NH4Cl溶液中存在水解平衡：NHH2

16、ONH3H2OH，温度升高，上述水解平衡右移，c(H)增大，导致局部CaCO3溶解。答案：(1)CaSO42NH3H2OCO2=CaCO32NHSOH2O或CaSO4CO=CaCO3SOAC(2)SOHCO取少量最后一次的洗涤过滤液于试管中，向其中滴加盐酸酸化的BaCl2 溶液，假设不产生白色沉淀，那么说明已洗涤完全(3)浸取液温度上升，溶液中c(H)增大，促进固体中Ca2浸出6为了充分利用铜资源，某工厂拟用黄铜灰(含有Cu、Zn、CuO、ZnO与少量的FeO、Fe2O3、SiO2等)制取金属铜并得副产物锌盐，其生产流程如下：(1)滤渣1的主要成分为_。稀硫酸溶解黄铜灰过程中，可能发生多个氧化

17、复原反响，其中没有Zn参加的反响的离子方程式是_(2)滤渣1与滤渣2用浓硫酸浸取可能产生的有毒气体是_，实验室通常用_溶液吸收。(3)稀硫酸通过浓硫酸稀释得到，稀释浓硫酸的正确操作方法是_。过滤操作所需玻璃仪器除玻璃棒外还有_(4)用惰性电极电解滤液4可制取金属铜，假设制得金属铜12.8 g，那么同时阳极得到_L气体(标准状况)。解析：根据题给信息和生产流程知黄铜灰参加过量稀硫酸发生的反响为Zn2H=Zn2H2、ZnO2H=Zn2H2O、CuO2H=Cu2H2O、FeO2H=Fe2H2O、Fe2O36H=2Fe33H2O、2Fe3Cu=2Fe2Cu2，过滤，滤渣1的主要成分为Cu和SiO2，滤

18、液1为硫酸锌、硫酸铜、硫酸亚铁的混合液；向滤液1中加锌粉发生的反响为ZnFe2=FeZn2、ZnCu2=CuZn2，过滤，滤液2为硫酸锌溶液，滤渣2为铁、铜混合物；铁、铜和二氧化硅的混合物与浓硫酸混合加热生成硫酸铜、硫酸铁和硫酸亚铁与二氧化硫和水，过滤，滤渣3为二氧化硅，滤液3为硫酸铜、硫酸铁和硫酸亚铁的混合液，参加稀硫酸、H2O2后亚铁离子被氧化为铁离子，调节pH，铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过滤，滤渣4为氢氧化铁，滤液4为硫酸铜溶液，处理后得铜单质。(1)滤渣1的主要成分为Cu和SiO2。稀硫酸溶解黄铜灰过程中，可能发生多个氧化复原反响，其中没有Zn参加的氧化复原反响的离子方程式是：2Fe3

19、Cu=2Fe2Cu2。(2)滤渣1与滤渣2用浓硫酸浸取可能产生的有毒气体是SO2，实验室通常用NaOH溶液吸收。(3)稀释浓硫酸的正确操作方法是将浓硫酸沿烧杯壁缓缓注入蒸馏水中，同时不断地用玻璃棒搅拌。过滤操作所需玻璃仪器除玻璃棒外还有烧杯、漏斗。(4)滤液4为硫酸铜溶液，用惰性电极电解硫酸铜溶液发生的反响为2Cu22H2O2CuO24H，假设制得金属铜12.8 g，那么同时阳极得到氧气0.1 mol，标准状况下的体积为2.24 L气体。答案：(1)Cu和SiO22Fe3Cu=2Fe2Cu2(2)SO2NaOH(3)将浓硫酸沿烧杯壁缓缓注入蒸馏水中，同时不断地用玻璃棒搅拌烧杯、漏斗(4)2.2

20、4 L7碱式碳酸铜广泛用于制油漆颜料、烟火、杀虫剂、催化剂、其他铜盐和固体荧光粉激活剂等，也用于种子处理与杀菌剂等。某化学兴趣小组在实验室利用Na2CO310H2O跟CuSO45H2O反响制备并检验碱式碳酸铜，实验步骤如下：粘胶状蓝绿色沉淀蓝绿色晶体(1)写出制备碱式碳酸铜的化学方程式_。(2)用盐钵分别研细Na2CO310H2O和CuCO45H2O的目的是_。(3)检验蓝绿色沉淀是否洗涤干净的实验操作是_。(4)碱式碳酸铜可以堪称Cu(OH)2CuCO3，该兴趣小组同学选择以下实验仪器验证产物中含有Cu(OH)2、CuCO3。各装置连结顺序为_。装置B中试剂的名称是_，装置C中试剂的名称是_

21、。证明含有CuCO3的实验现象是_，证明含有Cu(OH)2的实验现象是_。解析：(1)制备碱式碳酸铜是利用了CuSO4和Na2CO3的水解相互促进的性质。(2)用研钵分别研细Na2CO310H2O和CuSO45H2O是为了增大反响物的接触面积，是反响物充分混合反响。(3)假设蓝绿色沉淀洗涤干净，那么最后洗涤液中不含SO，滴加BaCI2溶液，没有白色沉淀产生。(4)利用无水硫酸铜可检验出加热后的产物中存在的H2O，从而证明含有Cu(OH)2，利用澄清石灰水可检验出加热后的产物中含有CO2，从而证明含有CuCO3。但是检验H2O必须在检验CO2之前。答案：(1)2CuSO42Na2CO3H2O=C

22、u2(OH)2CO32Na2SO4CO2(2)增大反响物接触面积，使反响物充分混合并反响。(3)取最后一次洗涤液少许，滴加BaCI2溶液，假设没有白色沉淀产生，那么沉淀已洗涤干净(4)ACB澄清石灰水无水硫酸铜粉末装置B中澄清石灰水变浑浊装置C中白色粉末变为蓝色8废弃物的综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。实验室利用废旧黄铜(Cu、Zn合金，含少量杂质Fe)制备胆矾晶体(CuSO45H2O)与副产物ZnO。制备流程图如下：Zn与化合物的性质与Al与化合物的性质相似，pH11时Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成Zn(OH)42。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按

23、金属离子浓度为1.0 molL1计算)。Fe3Fe2Zn2开始沉淀的pH1.15.85.9沉淀完全的pH3.08.88.9请回答以下问题：(1)参加ZnO调节pHa的目的是_，a的围_。(2)由不溶物E生成溶液D的化学方程式为_。(3)滤液A中参加H2O2反响的离子方程式为_。(4)由溶液D制胆矾晶体包含的主要操作步骤是_ (5)以下试剂可作为Y试剂的是_。AZnOBNaOHCNa2CO3DZnSO4假设在滤液C中逐滴参加盐酸直到过量，那么产生的现象是_。解析：(1)参加ZnO调节pHa的目的是使溶液中的Fe3完全沉淀，Zn2不被沉淀，a围的选择是3.0a5.9。(2)由不溶物E生成溶液D的化

24、学方程式为2CuO22H2SO4=2CuSO42H2O。(3)滤液A中含有亚铁离子，参加H2O2反响的离子方程式为2Fe2H2O22H=2Fe32H2O。(4)由硫酸铜溶液制胆矾晶体包含的主要操作步骤是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。(5)因为pH11，Y试剂的目的是让Zn(OH)2全部生成Zn(OH)42，所以Y试剂选用NaOH，滤液C的主要成分是Zn(OH)42，逐滴参加盐酸直到过量，跟AlO溶液中逐滴参加盐酸直到过量进展类推，所以产生的现象是先产生白色沉淀后溶解。答案：(1)使溶液中的Fe3完全沉淀，Zn2不被沉淀(其他解释合理即可)3.0a5.9(2)2CuO22H2SO4=2CuSO42H2O(3)2Fe2H2O22H=2Fe32H2O(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤(5)B先产生白色沉淀后沉淀溶解9 / 9