专题五化学工艺流程.docx
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专题五化学工艺流程
专题四 化学工艺流程
1.(2013·中山最后一模)镍电池广泛应用于混合动力汽车系统,电极材料由Ni(OH)2、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成。
由于电池使用后电极材料对环境有危害。
某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究,设计实验流程如下:
已知:
①NiCl2易溶于水,Fe3+不能氧化Ni2+。
②已知实验温度时的溶解度:
NiC2O4>NiC2O4·H2O>NiC2O4·2H2O。
③Ksp[Ni(OH)2]=5.0×10-16,Ksp(NiC2O4)=4.0×10-10。
回答下列问题:
(1)酸溶后所留残渣的主要成分为 (填物质名称)。
(2)用NiO调节溶液的pH,析出沉淀的成分为 (填化学式)。
(3)写出加入Na2C2O4溶液后反应的化学方程式:
。
(4)写出加入NaOH溶液所发生反应的离子方程式:
,
该反应的平衡常数为 。
(5)沉淀Ⅲ可被电解所得产物之一氧化,写出氧化反应的离子方程式:
。
(6)如何检验Ni(OH)3已洗涤干净?
。
2.(2013·南海模拟)菱镁矿是碱性耐火材料的主要原料,其主要的化学成分是MgCO3,同时含有杂质:
SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等;目前以菱镁矿为主要原料制备MgSO4的方法如下:
Fe3+
Al3+
Mg2+
开始沉淀
2.1
3.7
9.0
沉淀完全
3.2
5.2
12.4
已知:
①常温下,Fe3+、A
、Mg2+开始形成氢氧化物沉淀和沉淀完全时的pH如上表。
②MgSO4·7H2O在7080℃时失去3个结晶水,300℃时失去全部的结晶水。
(1)用平衡原理解释菱镁矿粉粹后加热生成的氧化镁可以溶解在硫酸铵溶液中的原因:
。
(2)在该工业流程中,可以循环使用的物质是 。
(3)步骤③中氨气和硫酸恰好完全反应,取此时所得的溶液10.00mL配成250mL溶液,配制溶液过程中除烧杯、玻璃棒、胶头滴管、酸式滴定管外,还需要的玻璃仪器有 ;经检测所配制的溶液pH=1,c(S
)=1.05mol·L-1,试求算所配制溶液中N
水解的平衡常数K(写出计算过程,计算结果保留三位有效数字)。
(4)在加热条件下杂质中的三氧化二铁溶于硫酸铵的离子方程式为 。
(5)蒸发结晶过程中需要使用6070℃水浴加热的方式,其原因是 。
3.(2013·六校模拟)轻质碳酸镁是广泛应用于橡胶、塑料、食品和医药工业的化工产品,以卤块(主要成分为MgCl2,含Fe2+、Fe3+、Mn2+等杂质离子)为原料制备轻质碳酸镁
MgCO3·Mg(OH)2·3H2O]的工艺流程如下:
物质
开始沉淀
沉淀完全
Fe(OH)3
2.7
3.7
Fe(OH)2
7.6
9.6
Mn(OH)2
8.3
9.8
Mg(OH)2
9.9
11.1
已知生成氢氧化物沉淀的pH如右上表。
(1)“氧化”一步中发生反应的离子方程式为 。
(2)“调节pH”一步应调节溶液的pH=9.8,能除去的杂质是 。
(3)“热解”一步温度控制在75℃左右,其原因是 。
写出此反应的离子方程式:
。
(4)从“过滤2”步骤中得到的滤液中能回收的盐类物质主要有 (填化学式)。
(5)取1.96g轻质碳酸镁于锥形瓶中,用同一浓度的盐酸进行滴定反应,数据如下:
实验序号
轻质碳酸镁用量/g
盐酸开始读数/mL
盐酸终止读数/mL
1
1.96
1.00
11.01
2
1.96
11.10
22.03
3
1.96
22.10
32.09
依据上述实验数据,算出盐酸的物质的量浓度为 (结果保留三位有效数字)。
4.(2013·中山一模改编)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。
下图是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图。
(1)本工艺中所用的原料除CaSO4·2H2O、CaCO3、H2O外,还需要 等原料。
(2)写出石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式:
。
(3)过滤Ⅰ操作所得滤液是(NH4)2SO4溶液。
检验滤液中含有C
的操作方法是
。
(4)写出蒸氨过程中的化学方程式:
。
(5)氯化钙结晶水合物(CaCl2·6H2O)是目前常用的无机储热材料,选择的依据是 (填字母)。
a.熔点较低(29℃熔化) b.能导电 c.能制冷 d.无毒
5.(2013·珠海一模)现从锌制品加工企业回收的废渣(含有ZnO、FeO、Fe2O3、CuO、Al2O3等杂质)来制取氧化锌,流程如下:
有关氢氧化物完全沉淀的pH见下表:
沉淀物
Al(OH)3
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Cu(OH)2
Zn(OH)2
pH
5.2
3.2
9.7
6.7
8.0
(1)在酸浸过程中,要提高浸出率,可以采取 措施(任写一种)。
(2)上述流程中多处涉及“过滤”,实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有 。
(3)在“除杂Ⅰ”步骤中,将溶液调至pH=4的目的是 。
在“除杂Ⅱ”后,溶液的pH约为6,则此步过滤时滤渣中含有 。
(4)在“碳化合成”中,生成的产物之一为碱式碳酸锌[Zn2(OH)2CO3],同时放出CO2,请写出该反应的化学方程式:
。
(5)从滤液中提取NaNO3晶体的操作步骤为 。
(6)在实验室如何洗涤过滤出的碱式碳酸锌?
。
6.(2013·广州二模)硼酸(H3BO3)大量应用于玻璃制造行业,以硼镁矿(2MgO·B2O3·H2O、SiO2及少量Fe3O4、CaCO3、Al2O3)为原料生产硼酸的工艺流程如下:
已知:
H3BO3在20℃、40℃、60℃、100℃时的溶解度依次为5.0g、8.7g、14.8g、40.2g。
Fe3+、A
、Fe2+和M
以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4。
(1)由于矿粉中含CaCO3,“浸取”时容易产生大量泡沫使物料从反应器中溢出,故应分批加入稀硫酸。
该反应的化学方程式为 。
(2)“浸出液”显酸性,含H3BO3和Mg2+、S
还含有Fe3+、Fe2+、Ca2+、Al3+等杂质。
“除杂”时向浸出液中依次加入适量H2O2和MgO,除去的杂质离子是 。
H2O2的作用是 (用离子方程式表示)。
(3)“浸取”后,采用“热过滤”的目的是 。
(4)“母液”可用于回收硫酸镁,已知硫酸镁的溶解度随温度变化的曲线如右图,且溶液的沸点随压强增大而升高。
为了从“母液”中充分回收MgSO4·H2O,应采取的措施是将“母液”蒸发浓缩、 。
7.(2012·江门模拟)无水AlCl3易升华,可用作有机合成的催化剂等。
工业上由铝土矿(Al2O3、Fe2O3)为原料制备无水AlCl3的工艺流程如下:
(1)氯化炉中Al2O3、Cl2和C反应的化学方程式为 。
(2)用Na2SO3溶液可除去冷却器排出尾气中的Cl2,此反应的离子方程式为 。
在标准状况下,吸收112LCl2需要 molNa2SO3。
(3)为测定制得的无水AlCl3产品(含杂质FeCl3)的纯度,称取无水AlCl3样品,溶于过量的NaOH溶液,过滤出沉淀物,经洗涤、灼烧、冷却、称重。
试写出测定无水AlCl3产品纯度的过程中有关反应的离子方程式:
、 。
(4)工业上另一种由铝灰为原料制备无水AlCl3工艺中,最后一步是由AlCl3·6H2O脱去结晶水制备无水AlCl3,实现这一步的操作方法是 。
(5)工业上铝土矿经提纯后可冶炼铝,写出在950970℃和Na3AlF6作用下进行电解制铝反应的化学方程式:
。
第三篇 化学工艺流程
AA9
专题九 物质的制备与化学工艺流程综合题型研究
1.
(1)碳粉
(2)Fe(OH)3、Al(OH)3
(3)NiCl2+Na2C2O4+2H2O
NiC2O4·2H2O↓+2NaCl
(4)NiC2O4·2H2O+2OH-
Ni(OH)2+C2
+2H2O8.0×105
(5)2Ni(OH)2+2OH-+Cl2
2Ni(OH)3+2Cl-
(6)取少量最后一次洗涤液于试管中,加入少量AgNO3溶液,若无白色沉淀生成,证明沉淀已洗涤干净
2.
(1)因N
+H2O
NH3·H2O+H+,MgO+2H+
Mg2++H2O,氧化镁消耗氢离子,铵根离子水解平衡向右移动,不断提供H+使MgO不断溶解
(2)(NH4)2SO4
(3)250mL容量瓶
由题意可知,因c(S
)=1.05mol·L-1,则配制得到的c[(NH4)2SO4]=1.05mol·L-1,所以不考虑水解时c(N
)=2.10mol·L-1,溶液中c(H+)=0.10mol·L-1≈c(NH3·H2O)。
则
N
+H2O
NH3·H2O+H+
c(开始)/mol·L-1
2.1000
c(平衡)/mol·L-1
2.10-0.100.100.10
c=
=
=5.00×10-3
(4)Fe2O3+6N
6NH3↑+2Fe3++3H2O
(5)避免加热蒸发过程中MgSO4·7H2O失去部分或全部的结晶水
3.
(1)ClO-+2H++2Fe2+
2Fe3++Cl-+H2O
(2)Fe3+、Mn2+
(3)温度太低,反应速率慢;温度太高,NH4HCO3会分解 2Mg2++4HC
+2H2O
MgCO3·Mg(OH)2·3H2O↓+3CO2↑
(4)NaCl、NH4Cl
(5)4.00mol·L-1
4.
(1)KCl、NH3
(2)CaSO4·2H2O+C
CaCO3+S
+2H2O
(3)取少量滤液于试管中,滴加盐酸,若产生气泡,证明滤液中含有C
(4)CaO+2NH4Cl+5H2O
CaCl2·6H2O+2NH3↑
(5)ad
5.
(1)适当提高反应液的温度、充分搅拌或适当增加酸的浓度等(任写一种)
(2)烧杯、玻璃棒、漏斗
(3)使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去 Al(OH)3、Cu、Zn
(4)2Na2CO3+2Zn(NO3)2+H2O
4NaNO3+Zn2(OH)2CO3+CO2↑
(5)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
(6)往漏斗中加入少量蒸馏水,浸没沉淀,让其自然滤出,重复操作23次
6.
(1)CaCO3(粉末)+H2SO4
CaSO4+H2O+CO2↑
(2)Fe3+、Fe2+、Al3+
H2O2+2H++2Fe2+
2Fe3++2H2O
(3)防止温度下降时H3BO3从溶液中析出
(4)加压升温结晶
7.
(1)Al2O3+3Cl2+3C
2AlCl3+3CO
(2)S
+Cl2+H2O
S
+2Cl-+2H+ 5
(3)Fe3++3OH-
Fe(OH)3↓ Al3++4OH-
Al
+2H2O (4)在干燥的HCl气流中加热
(5)2Al2O3(熔融)
4Al+3O2↑
专题五 物质的制备与重要的化工生产
一、选择题(每题有12个选项符合题意)
1.(高考组合题)下列有关物质的制备正确的是( )
A.(2010·江苏卷)选择合适的试剂,用图1所示装置可分别制取少量CO2、O2、NO
B.(2010·江苏卷)制备乙酸乙酯时,向乙醇中缓慢加入浓硫酸和冰醋酸
C.(2011·江苏卷)实验室用图2所示装置制取少量氨气
D.(2013·江苏卷)氯化铝是一种电解质,可用于电解法制铝
图1图2
2.下列获取物质的方法不正确的是( )
A.用电石和饱和食盐水制取乙炔
B.通过石油分馏得到甲烷、乙烯、丙烯
C.用碳酸钠和氢氧化钙反应制氢氧化钠
D.将氯气通入石灰乳制备漂白粉
3.(2013·盐城二模)下列是部分矿物资源的利用及产品流程,有关说法不正确的是( )
A.粗铜电解精炼时,粗铜作阳极
B.生产铝、铜、高纯硅及玻璃过程中都涉及氧化还原反应
C.黄铜矿冶铜时,副产物SO2可用于生产硫酸,FeO可用作冶铁的原料
D.粗硅制高纯硅时,提纯四氯化硅可用多次分馏的方法
4.(2013·南京、盐城一模)有关海洋中部分资源的利用(见下图)的说法不正确的是( )
A.工业上利用Cl2与澄清石灰水反应制取漂白粉
B.用MgCl2·6H2O晶体制无水MgCl2,需在HCl气流中加热脱水
C.SO2水溶液吸收Br2的化学方程式为Br2+SO2+2H2O
H2SO4+2HBr
D.粗碘中混有少量ICl和IBr,可加入KI进行升华提纯
5.下图装置可以用来发生、洗涤、干燥、收集(不考虑尾气处理)气体。
该装置可用于( )
A.锌和盐酸制取氢气
B.二氧化锰和浓盐酸制取氯气
C.碱石灰和浓氨水制氨气
D.氯化钠和浓硫酸制取氯化氢
6.下图是气体制取装置,下列能用此装置制取气体并能“随开随用、随关随停”的是( )
A.大理石和稀硫酸制取二氧化碳
B.锌粒和稀硫酸制氢气
C.浓盐酸和二氧化锰制取氯气
D.电石和水制取乙炔
二、非选择题
7.(2013·四川高考改编)明矾石经处理后得到明矾[KAl(SO4)2·12H2O]。
从明矾制备Al、K2SO4和H2SO4的工艺流程如下:
焙烧明矾的化学方程式为4KAl(SO4)2·12H2O+3S
2K2SO4+2Al2O3+9SO2↑+48H2O。
请回答下列问题:
(1)在焙烧明矾的反应中,还原剂是 。
(2)从水浸后的滤液中得到K2SO4晶体的方法是 。
(3)Al2O3在一定条件下可制得Al,反应的化学方程式是 。
(4)工业上用铝土矿(主要成分是Al2O3,还有少量的Fe2O3、SiO2)冶炼铝的步骤有:
①加碱溶后过滤、②往滤液中通入过量的CO2、③……写出第②步反应的离子方程式:
。
8.空气吹出法工艺,是目前“海水提溴”的最主要方法之一。
其工艺流程如下:
(1)写出步骤④的离子方程式:
。
(2)步骤⑥的蒸馏过程中,溴出口温度须控制在80-90℃,温度过高或过低都不利于生产。
请解释原因:
。
(3)步骤⑧中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物,可利用它们的相对密度相差很大的特点进行分离。
分离仪器的名称是 ,分离时液溴从分离仪器的 (填“上口”或“下口”)排出。
(4)为什么不直接用含溴的海水进行蒸馏得到液溴,而要经过“空气吹出、SO2吸收、氯化”,请解释原因:
。
9.(2013·苏州调研改编)氯气是重要的化工原料。
(1)在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。
①下列收集Cl2的装置正确的是 (填字母)。
(2)工业上常用石灰乳和氯气反应制取漂白粉,反应的化学方程式是 。
流程如右图所示,其主要设备是氯化塔,塔从上到下分四层。
将含有3%6%水分的石灰乳从塔顶喷洒而入,氯气从塔的最底层通入,这样加料的目的是 。
处理从氯化塔中逸出气体的方法是 。
(3)某科研小组在实验室用较浓的KOH溶液直接吸收氯气,研究发现反应进行一段时间后开始出现KClO3并逐渐增多,产生KClO3的离子方程式是 ,其原因可能是 ,由此可知
(2)中氯化塔设计为四层是为了减少生产中类似副反应的发生。
(4)电解饱和食盐水常用隔膜电解槽或离子膜电解槽。
下图为阳离子交换膜电解槽(只允许阳离子通过)示意图。
①请判断E为 极。
②制得的烧碱溶液从 (填字母)处流出。
③制得的烧碱溶液中往往含有NaCl,检验其中含有Cl-的具体操作是 。
10.海水晒盐可得卤水,其中主要离子有Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-。
由卤水制纯碱的工艺改进如下:
[NH4HCO3在10-20℃时不易分解,30℃时开始大量分解。
NaHCO3的溶解度:
S(20℃)=9.6g,S(40℃)=12.7g,S(60℃)=16.4g]
(1)制取纯碱工艺。
①结合本工艺实际,精制卤水时投料试剂的顺序为 (可供选择的试剂:
Na2SO4晶体、纯碱、NH4Cl晶体、石灰乳等)。
②母液Ⅰ中的主要离子有 。
③随着温度升高,NaHCO3的产率下降,原因是 。
(2)制取Na2SO4·10H2O和NH4Cl晶体。
①加入H2SO4后发生的主要反应的离子方程式为 。
②根据右图所示溶解度曲线分析,工艺中控制70℃以上“趁热过滤”的目的是 。
11.(2013·大纲版改编)制备氮化镁的装置示意图如下:
回答下列问题:
(1)a的名称是 ,b的名称是 。
(2)写出NaNO2和(NH4)2SO4反应制备氮气的化学方程式:
。
(3)C的作用是 ,D的作用是 ,是否可以把C和D的位置对调并说明理由:
。
(4)写出E中发生反应的化学方程式:
。
(5)请用化学方法确定是否有氮化镁生成,并检验是否含有未反应的镁。
写出实验操作及现象:
。
12.(2013·天津高考改编)FeCl3在现代工业生产中应用广泛。
某化学研究性学习小组模拟工业生产流程制备无水FeCl3,再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S。
经查阅资料得知:
无水FeCl3在空气中易潮解,加热易升华。
他们设计了制备无水FeCl3的实验方案,装置示意图(加热及夹持装置略去)及操作步骤如下:
①检查装置的气密性;
②通入干燥的Cl2,赶尽装置中的空气;
③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成;
④……
⑤体系冷却后,停止通入Cl2,并用干燥的N2赶尽Cl2,将收集器密封。
请回答下列问题:
(1)装置A中发生反应的化学方程式为 。
(2)第③步加热后,生成的烟状FeCl3大部分进入收集器,少量沉积在反应管A的右端。
要使沉积的FeCl3进入收集器,第④步操作是 。
(3)操作步骤中,为防止FeCl3潮解所采取的措施有 (填步骤序号)。
(4)装置B中冷水的作用为 ;装置C的名称为 ;装置D中FeCl2全部反应完后,因为失去吸收Cl2的作用而失效,写出检验FeCl2是否失效的试剂:
。
专题五 物质的制备与重要的化工生产
1.B
2.B
3.B
4.A
5.A
6.B
7.
(1)S
(2)蒸发结晶
(3)2Al2O3(熔融)
4Al+3O2↑
(4)Al
+CO2+2H2O
Al(OH)3↓+HC
Si
+2CO2+2H2O
H2SiO3↓+2HC
8.
(1)SO2+Br2+2H2O
4H++2Br-+S
(2)温度过高,大量水蒸气随之排出,溴蒸气中水增加;温度过低,溴不能完全蒸出,吸收率低 (3)分液漏斗下口 (4)氯化后的海水虽然含有溴单质,但浓度低,如果直接蒸馏原料,生产成本高,“空气吹出、SO2吸收、氯化”的过程实际上是Br2的浓缩过程
9.
(1)C
(2)2Ca(OH)2+2Cl2
CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O 充分接触(或充分吸收) 用碱液(或石灰乳或碱石灰或氢氧化钠溶液等)吸收
(3)6OH-+3Cl2
5Cl-+Cl
+3H2O 反应放热使温度升高所致
(4)①阳 ②L ③取样,加入足量稀硝酸(或过量),再加入AgNO3溶液,有白色沉淀
10.
(1)①石灰乳、纯碱 ②Na+、N
、C
、Cl-、HC
③NH4HCO3受热易分解;升温时NaHCO3的溶解度增大
(2)①H++HC
CO2↑+H2O、
C
+2H+
CO2↑+H2O
②有利于Na2SO4·10H2O晶体析出
11.
(1)分液漏斗 圆底烧瓶
(2)2NaNO2+(NH4)2SO4
2N2↑+Na2SO4+4H2O
(3)除去氧气及氮氧化物 除去水蒸气 否,对调后无法除去水蒸气
(4)N2+3Mg
Mg3N2
(5)取少量产物于试管中,加入少量蒸馏水,试管底部有沉淀生成,可闻到刺激性气味(把湿润的红色石蕊试纸放在试管口,试纸变蓝),证明产物中含有氮化镁;弃去上层清液,加入盐酸,若观察到有气泡产生,则证明产物中含有未反应的镁
12.
(1)2Fe+3Cl2
2FeCl3
(2)在沉积的FeCl3固体下方加热 (3)②⑤
(4)冷却FeCl3使其沉积,便于收集产品 干燥管 K3[Fe(CN)6]溶液(或酸性高锰酸钾溶液)
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