- 化学与资源开发利用
- 共19748题
合成氨工业、硫酸工业的生产工艺流程大致为:
合成塔和接触室中的反应分别为:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0; 2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH<0
(1)写出流程中设备的名称:B ,X 。
(2)进入合成塔和接触室中的气体都要进行热处理,最理想的热处理方法是 。
(3)采用循环操作可提高原料的利用率,下列生产中,采用循环操作的是 (填序号)。
①硫酸工业 ②合成氨工业 ③硝酸工业
(4)工业上常用98.3%的浓硫酸吸收SO3而不用稀硫酸或水的原因是 。
(5)工业生产中常用氨—酸法进行尾气脱硫,以达到消除污染、废物利用的目的。硫酸工业尾气中的SO2经处理可以得到一种化肥,该肥料的化学式是 。
正确答案
(1)循环压缩机 沸腾炉
(2)逆流换热(或充分利用反应中放出的热量加热反应气)
(3)①②③
(4)由于用稀硫酸或水吸收SO3时易形成酸雾,不利于SO3吸收
(5)(NH4)2SO4
(3)只要在反应过程中使用的且在尾气处理器中还剩余的物质都可以循环利用,故选①②③;(5)氨水吸收SO2后得到亚硫酸铵,用硫酸处理后得到硫酸铵和可循环使用的SO2
(4分)农业生产中常用的化肥有氮肥、______、钾肥及______。常见的染发剂有______、无机染发剂和______等三大类。
正确答案
磷肥、复合肥料;植物染发剂、合成染发剂
常见化肥是氮肥、钾肥、磷肥及复合肥料。常见的染发剂有植物染发剂和合成染发剂以及无机染发剂等。
某化工厂每小时生产98%(质量分数)硫酸a t(吨),为使硫充分燃烧,且在下一步催化氧化时不再补充空气,要求燃烧后的混合气体中含氧气的体积分数为b%。若空气中氧气的体积分数为21%,且不考虑各生产阶段的物料损失,求:
(1)该厂每小时消耗标准状况下空气的体积。
(2)为满足题设需求,b%的下限。
正确答案
(1);(2)7%。
第(1)小题要求对燃烧前后气体体积之间的关系以及对题中b%的含义有清楚的理解,才能迅速、正确地列出算式。解第(2)小题时可以按照第(1)小题的思路进行计算,也可从生成SO2和SO3两反应耗O2的关系,以及空气中氧气的体积分数,即可得出结果。
(1)每小时生产纯硫酸为:
=a×104 mol,因而产生过程中生成的SO2和SO3都是a×104 mol。设每小时消耗空气的体积为V m3,根据S+O2====SO2,消耗的氧气体积等于生成的SO2的体积,因而燃烧前空气的体积等于燃烧后混合气体的体积。由此得出以下关系:空气中O2的体积=反应消耗的O2体积+燃烧后混合气体中的O2体积,即V×0.21="a×104" mol×22.4 L·mol-1×10-3+V×b%,化简后得:V=
。
(2)解法一:由反应方程式S+O2====SO2和2SO2+O2====2SO3可知,S燃烧生成SO2需O2为a×104 mol,SO2氧化为SO3又需O2为0.5a×104 mol,总共需要O21.5a×104 mol,折算成空气的物质的量为:,此值也即为燃烧后混合气体的体积,则可得:b%="0.5"
=7%。
解法二:题中“b的下限”其含义是指燃烧后剩余的O2在第二步催化氧化时恰好完全反应,也就是说,燃烧前的氧气恰好满足两步反应。根据化学方程式,两步反应耗氧气之比为2∶1。
所以燃烧后(第一步反应后)混合气体中氧气的体积分数的下限为:b%=1/3×21%=7%。
在18世纪40年代以前,生产硫酸最古老的方法是:以绿矾(FeSO4·7H2O)为原料在蒸馏中煅烧,然后再冷凝至室温,得到一种液体,称之为“绿矾油”。
(1)蒸馏釜所产生的气体中含有的成分是________________________。
(2)绿矾油的成分是________________________。
(3)绿矾油质量分数是________________________。
(4)留在蒸馏釜中的物质是________________________。
正确答案
(1)SO2、SO3、H2O (2)H2SO4 (3)绿矾油质量分数=×100%=29.5% (4)Fe2O3
根据题意,写出反应式:
2(FeSO4·7H2O)Fe2O3+SO2+SO3+14H2O
[化学一一选修2:化学与技术](15分)
煤是重要的能源,也是生产化工产品的重要原料。试用所学知识,解答下列问题:
(1)煤的转化技术包括煤的气化技术和液化技术。
煤的液化技术又分为 和
(2)在煤燃烧前需对煤进行脱硫处理。煤的某种脱硫技术的原理如下图所示:
这种脱硫技术称为微生物脱硫技术。该技术的第一步反应的离子方程式为
;第二步反应的离子方程式为 。
(3)工业煤干馏得到的产品有焦炭、 、 等。
(4)湿式石灰石—石膏法脱硫工艺是烟气脱硫技术中最成熟的一种方法。其工艺流程是:烟气经锅炉预热器出来,进入电除尘器除掉大部分粉煤灰烟尘,再经过一个专门的热交换器,然后进入吸收塔,烟气中的SO2与含有石灰石的浆液进行气液接触,通入空气后生成石膏,经脱硫的烟气,应用循环气体加热器进行再加热,进入烟囱,排入大气。
①写出湿法石灰石—石膏法脱硫所涉及的化学反应方程式:______________________________________________________________。
②用石灰石浆液作SO2吸收剂而不用熟石灰吸收SO2的原因是:___________________________________________________________
③上述过程中得到的石膏,如果含氯化合物(主要来源于燃料煤)超过杂质极限值,则石膏产品性能变坏。工业上消除可溶性氯化物的方法是______ ________________________________________________________ 。
(5)某化学兴趣小组为了测定烟气脱硫所得石膏的组成(CaSO4·xH2O)即测定x值,做如下实验:将石膏加热使之脱水,加热过程中固体的质量与时间的变化关系如图所示。数据表明当固体的质量为2.72g后不再改变。①石膏的化学式为_______________。②图像中AB段对应化合物的化学式为_________________。
正确答案
[第(5)小问每空2分,其余每空1分]
(1)直接液化技术, 间接液化技术
(2)2FeS2+7O2+2H2O=4H++2Fe2++4SO42- 4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O;
(3)焦炉煤气、粗氨水、煤焦油
(4)①SO2+CaCO3=CaSO3+CO2,2CaSO3+O2+4H2O=2(CaSO4•2H2O);
②石灰石浆液的价格低
③用水洗涤;
(5)①CaSO4•2H2O;②2CaSO4•H2O
试题分析:(1)煤的液化技术又分为直接液化技术, 间接液化技术
(2)FeS2在微生物作用下,与氧气、水反应先生成Fe2+、4SO42-,所以离子方程式为2FeS2+7O2+2H2O=4H++2Fe2++4SO42-;后继续被氧气氧化,生成Fe3+,离子方程式为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O;
(3)工业煤干馏得到的产品有焦炭、焦炉煤气、粗氨水、煤焦油等;
(4)①湿法石灰石—石膏法脱硫工艺中,碳酸钙与二氧化硫反应生成亚硫酸钙,亚硫酸钙再被氧气氧化生成石膏,化学方程式有SO2+CaCO3=CaSO3+CO2,2CaSO3+O2+4H2O=2(CaSO4•2H2O);
②石灰石浆液可由自然界直接加工得到,价格低;熟石灰需要用石灰石制取;
③因为是可溶性氯化物,石膏不溶于水,所以可溶性氯化物选择用水洗的方法,比较经济实惠;
(5)①固体质量最初是3.44g,变为2.72g时,质量减少0.72g,之后固体质量不再变化,说明原固体中CaSO4的物质的量是2.72g/136g/mol=0.02mol,水的物质的量是0.72g/18g/mol=0.04mol,所以二者的物质的量之比是1:2,则石膏的化学式为CaSO4•2H2O;
②A点对应固体质量是2.90g,B点对应固体是2.72g,与①的计算方法相同,说明A固体中CaSO4的物质的量是2.72g/136g/mol=0.02mol,水的物质的量是(2.90-2.72)g/18g/mol=0.01mol,所以二者的物质的量之比是2:1,则石膏的化学式为2CaSO4•H2O。
(10分)MnO2和锌是制造干电池的主要原料。某地有软锰矿和闪锌矿两座矿山,它们的主要成份为:
软锰矿:MnO2含量≥65% Al2O3含量为4%
闪锌矿:ZnS含量≥80% FeS、 CuS、 CdS含量各为2%
电解法生产MnO2传统的工艺主要流程为:软锰矿加煤还原焙烧;用硫酸浸出焙烧料;浸出液经净化后再进行电解,MnO2在电解池的阳极析出。
电解锌的传统生产工艺为:闪锌矿高温氧化脱硫再用热还原法还原得粗锌:
2ZnS+O22ZnO+2SO2 2C+O2
2CO ZnO+CO
Zn(g)+CO2
将用热还原法制得的粗锌溶于硫酸,再电解ZnSO4溶液可生产纯度为99.95%的锌。
现在生产MnO2和锌的新工艺主要是通过电解获得MnO2和锌,副产品是硫、金属铜和镉。简化流程杠图如下:
试回答下列问题:
(1)Zn的原子序数为30,它在元素周期表中的位置是 ;软锰矿、闪锌矿粉未与硫酸溶液共热时析出硫的反应为氧化-还原反应,例如:MnO2+ZnS+2H2SO4=MnSO4+ZnSO4+S↓+2H2O,据此写出MnO2在酸性溶液中分别FeS发生氧化-还原反应的化学方程式 ;软锰矿中Al2O3溶于硫酸的离子方程式 ;由滤渣甲回收硫黄的实验方法是 ;
(2)用离子方程式表示浸出液A与适量Zn粉作用得到滤液B与滤渣乙的过程 ______________________________________________________________________。
(3)滤渣丙的化学成分是 ;
(4)用铁和铂电极电解MnSO4和ZnSO4的混合溶液可以得到Zn和MnO2,电解时,铁做 极,铁极发生的电极反应为 。
正确答案
(1)四周期ⅡB族;MnO2+2FeS+6H2SO4=Fe2(SO4)3+3MnSO4+2S¯+6H2O ,
Al2O3+6H+=2Al3++3H2O ,加热(每空1分)
(2)Zn+Cu2+=Cu+Zn2+ Zn+Cd2+=Cd+Zn2+ Zn+2Fe3+=2Fe2++Zn2+ (3分)
(3)Fe(OH)3,Al(OH)3;(2分,漏写1分)
(4)阴极(1分);Zn2++2e-=Zn(1分)
略
【化学——化学与技术】
1942年我国化工专家侯德榜以NaCl、NH3、CO2等为原料先制得NaHCO3,进而生产出纯碱,“侯氏制碱法”为世界制碱工业做出了突出贡献。有关反应的化学方程式如下:
NH3+CO2+H2O=NH4HCO3,NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl
2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
(1)“侯氏制碱法”把合成氨和纯碱两种产品联合生产,已知合成氨为放热反应,若从勒夏特列原理来分析,合成氨应选择的温度和压强是 (选填字母)。
a.高温 b.低温 c.常温 d.高压 e.低压 f.常压
(2)碳酸氢铵与饱和食盐水反应,能析出碳酸氢钠晶体的原因是 (选填字母)
a.碳酸氢钠难溶于水
b.碳酸氢钠受热易分解
c.碳酸氢钠的溶解度相对较小,所以在溶液中首先结晶析出
(3)某探究活动小组根据上述制碱原理,欲制备碳酸氢钠,同学们按各自设计的方案进行实验。
第一位同学:将二氧化碳气体通人含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠,实验装置如下图所示(图中央持、固定用的仪器未画出)。
实验结束后,分离出NaHCO3晶体的操作是 (填分离操作的名称)。
第二位同学:用图中戊装置进行实验(其它装置未画出)。
为提高二氧化碳在此反应溶液中被吸收的程度,实验时,须先从a管通入 气体,再从b管中通入 气体。
(4)请你再写出一种实验室制取少量碳酸氢钠的方法(用相关的化学反应方程式来描述): 。
正确答案
(1)bd(2)c(3)过滤,氨气,CO2
(1)合成氨为气体物质的量减少的放热反应,高压、低温有利于提高氨的平衡浓度,从勒沙特列原理可以选择bd。
(2)根据复分解反应完成的条件可知,NaHCO3的溶解度较小,是析出碳酸氢钠晶体的主要原因,选c。
(3)固液分离操作用过滤操作。由于CO2的溶解度较小,因此通入CO2前,应先从a管通入氨气(防止NH3倒吸),因为氨气、H2O、CO2反应生成NH4HCO3,可以大大提高CO2的吸收,b管通入CO2有利于CO2的充分吸收。
(4)可以将过量的CO2通入NaOH溶液或中。
氨氧化法可制得50%的HNO3,加脱水剂可进一步制备90%HNO3。两种产品的质量比=x(m1、m2分别为50%的HNO3的质量和90%的HNO3的质量),若以17t液氨为原料生产HNO3。
(1)导出理论所需水量(y)与质量比(x)的关系式(假定NH3的转化率为100%);
(2)求出只生产50%的HNO3所需水的量和只生产90%HNO3所需水的量;
(3)质量比(x)为多少时,进出水的量保持平衡,此时两种产品的总质量为多少?
正确答案
(1)
(2)脱去水11t
(3)81t
本题联系化学工业生产实际,要求学生根据题目提供的条件进行有关硝酸工业上需水量的计算。化学试题与社会生产、生活、科技等的紧密结合与联系,对于学生在化学学习中坚持理论联系实际,学以致用,特别是摆脱封闭式的应试教育的藩蓠,实施开放式、多种形式的素质教育,充分拓宽自己的视野,提倡自主学习、自我研讨与探索,在自我获取知识的过程中提高自学能力和思维能力,有着十分重要的作用。(1)氨氧化法制硝酸的总的化学方程式为:NH3+2O2=HNO3+H2O,由此式可知:17t NH3可生成HNO363t、H2O 18t。根据题意,由HNO3量可建立等式:m1×50%+m2×90%=63……①
由H2O量可建立等式:y= m1×50%+m2×10%—18……②
联立①②结合m1/m2=x,即可得:。
(2)解法1:只生成50%的HNO3时,50%的HNO3中含水为63t,因反应生成水为18t,所以需水为63-18=45t;只生成90%的HNO3时,90%的HNO3中含水为,而反应生成水为18t,显然需脱去水18-7=11t。
解法2:根据。只生成50%的HNO3时,m1/m2=x中x可视为非常大,则
可视为0,
;只生成90%的HNO3时,m1/m2=x中x为0,则
可视为无穷大,
,y=-11t,即需脱去11t水。
(3)进出水平衡时,y=0。可得:。设两种产品的总质量为w,则有:
求得w=81t。
(14分)2000年,国家药品监督管理局发布通告暂停使用和销售含苯丙醇胺的药品制剂。苯丙醇胺(英文缩写为PPA)结构简式如下:
其中Φ-代表苯基。
(1)PPA的分子式是____________。
(2)它的取代基中有两个官能团,名称是____________基和____________基。(请填写汉字)
(3)将Φ—、H2N—、HO—在碳链上的位置作变换,可以写出多种同分异构体,其中的5种结构简式分别如下:
请写出另外4种同分异构体的结构简式(不要写出—OH和—NH2连在同一个碳原子上的异构体)__________、_______________、___________________、_____________
正确答案
(1)C9H13ON
(2)羟 氨
(3)
本题主要考查有机物分子式的书写,官能团名称及同分异构体的书写。苯环侧链上三个碳原子连成直链时,三个碳原子的位置各不相同,两个取代基在三个碳原子上分布位置共有6种,题目中已给出了5种,依据规律可写出第六种;若苯环侧链上三个碳原子连成时,则碳原子位置有两种,两个取代基连在位置不同的碳原子上可得两种结构,连在位置相同的两个碳原子上时,则又得到了1种,共4种。
(8分)2,4,5-三氯苯酚和氯乙酸反应可制造除草剂2,4,5-三氯苯氧乙酸。某生产该除草剂的工厂曾在一次事故中泄漏出有毒的二NF749英,简称TCDD。有关物质的结构式如下:
请写出:
(1)生成2,4,5-三氯苯氧乙酸的化学方程式: _________________________
(2)由2,4,5-三氯苯酚生成TCDD的化学方程式:_________________________
正确答案
(1)
+ClCH2COOH→
(2)
本题旨在考查获取信息、处理信息的能力和有机反应的书写技能。由两种生成物的结构可知均需在2,4,5三氯苯酚、氯乙酸等原料的基础上通过去HCl,得到产物。如将TCDD对称地“一分为二”复原,即可找到反应方程式。
海水是巨大的资源宝库,在海水淡化及综合利用方面,天津市位居全国前列。从海水中提取食盐和溴的过程如下:
(1)请列举海水淡化的两种方法:____________________________、______________________。
(2)将NaCl溶液进行电解,在电解槽中可直接得到的产品有H2____、____或 H2、_____ 。
(3)步骤I中已获得Br2,步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br-,其目的为__________________。
(4)步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2,吸收率可达95%,有关反应的离子方程式为___________________________ ,由此反应可知,除环境保护外,在工业生产中应解决的主要问题是_______________________。
(5)某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法,查阅了有关资料:Br2 的沸点为59℃,微溶于水,有毒性和强腐蚀性。他们参观生产过程后,绘制了如下装置简图
请你参与分析讨论:
①图中仪器B的名称:_________________。
②整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管,其原因为___________________ 。
③实验装置气密性良好,要达到提纯溴的目的,操作中如何控制关键条件:_______________ 。
④C中液体产物颜色为_____________ ,为除去该产物中仍残留的少量Cl2,可向其中加入NaBr溶液,充分反应后,再进行的分离操作是_______________________________________。
正确答案
(1)蒸馏法;电渗析法(离子交换法及其他合理答案中的任意两种)
(2)Cl2;NaOH;NaClO
(3)富集溴元素
(4)Br2 +O2 +2H2O==4H+ +SO42- +2Br-; 强酸对设备的严重腐蚀
(5)①冷凝管; ②Br2腐蚀橡胶;③控制温度计b的温度,并收集59℃时的馏分; ④深红棕色;分液(或蒸馏)
海洋是化学资源宝库,海洋资源的综合利用具有广阔的前景。回答下列问题:
(1)蒸馏法是人类最早使用的淡化海水的方法,技术和工艺比较完备,但常规蒸馏法法也存在较大缺陷,请说明常规蒸馏法淡化海水的最大缺陷。______________________________________________
(2)离子交换法也是常用的水处理技术。聚丙烯酸钠是一种离子交换树脂,写出聚丙烯酸钠单体的结构简式____________________。
(3)目前从海水中提取溴的常用流程如下(苦卤,海水蒸发结晶分离出食盐的母液):
从反应③后的溶液中分离出单质溴的方法是__________________________。
(4)海水提镁过程中,与石灰窑和盐酸厂有着紧密的联系,试说明海水提镁与盐酸厂之间的必然联系。_______________________________
正确答案
(1)需要使用大量燃煤,因此能耗多、排污量大
(2)CH2=CHCOONa
(3)蒸馏
(4)盐酸厂为溶解氢氧化镁提供盐酸,电解氯化镁制镁的过程中,为盐酸厂提供氯气作原料
钢铁是目前使用最广泛的金属材料。请解答下列各题:
(1)选矿是炼铁的重要环节,该过程中会产生大量酸性废水,且废水中多含有高浓度悬浮物,为了防止这些废水对环境造成污染,需要进行废水处理,然后再利用或排放。对这种废水的处理方法有:
____________________ (写出两种方法)。
(2)炼铁的原料是铁矿石,其中有效成分为铁的氧化物,要使其变为单质铁,需要还原剂,工业上一般采用____________作炼铁的还原剂,该物质是将煤经过_______________ (填工艺操作名称)而制得的,该过程还会生成液体产物____________。
(3)目前为了缓解钢铁冶炼造成的用水紧张,很多钢铁厂迁至沿海地区,目的是利用取之不尽的海水,但冶炼钢铁时,需要的是淡水。写出两种海水淡化的方法:_______________。
(4)人们在大炼钢铁的同时,钢铁制品却在被腐蚀着,造成了极大的浪费,因此如何减缓或防止钢铁腐蚀显得比钢铁炼制更加重要。防止钢铁腐蚀的方法很多,有物理方法和化学方法。请写出两种防止钢铁腐蚀的物理方法:_____________,写出两种防止钢铁腐蚀的化学方法:________________。
正确答案
(1)加碱中和法、沉淀法(或过滤法)
(2)焦炭;干馏;煤焦油
(3)蒸馏法、离子交换法(或电渗析法等)
(4)涂刷油漆、干燥保存等;电镀、牺牲阳极的阴极保护法等
柴达木盆地以青藏高原“聚宝盆”之誉蜚声海内外,它有富足得令人惊讶的盐矿资源。液体矿床以钾矿为主,伴生着镁、溴等多种矿产。某研究性学习小组拟取盐湖苦卤的浓缩液(富含K+、Mg2+、Br-、
SO42-、Cl-等),来制取较纯净的氯化钾晶体及液溴(Br2),他们设计了如下流程
请根据以上流程,回答相关问题:
(1)操作③的名称是:____________;操作④需要的玻璃仪器有:_____________。
(2)参照下图溶解度曲线,欲得到较纯的氯化钾晶体需用少量的冷水洗涤___________(选填“固体 A”或“固体B”)。
(3)同学甲提出一些新的方案,对上述操作②后无色溶液进行除杂提纯,其方案如下:
【有关资料】
【设计除杂过程】
①若在操作⑤结束后发现溶液B略有浑浊,应采取的措施是__________________,
②混合液A的主要成分是__________________。(填化学式)
【检验除杂效果】
③为检验Mg2+、SO42-是否除尽,通常分别取悬浊液A上层清液于两试管中。进行如下实验:
步骤一:检验Mg2+是否除尽。向其中一支试管中加入KOH溶液,如果没有沉淀生成,则表明Mg2+已除尽。
步骤二:检验SO42-是否除尽。向另一支试管中加入某溶液,如果无有沉淀生成,则SO42-已除尽,效果最好的是_____________(填字母)。
A.Na2CO3 B.BaCl2 C.CaCl2
【获取纯净氯化钾】
④对溶液B加热并不断滴加l mol· L-1的盐酸溶液,同时用pH试纸检测溶液,直至pH=5时停止加盐酸,得到溶液C。
⑤将溶液C倒入________________(填仪器名称)中,加热蒸发并用玻璃棒不断搅拌,直到出现较多晶体,剩余较少水时,停止加热。
【问题讨论】
⑥进行操作⑤前,需先加热,使沉淀颗粒增大,便于过滤;该操作中控制溶液pH=12可确保Mg2+除尽,根据提供的数据计算,此时溶液B中Mg2+物质的量浓度为_________________。
正确答案
(1)蒸馏;玻璃棒、漏斗、烧杯
(2)B
(3)①更换滤纸,重新过滤;②BaCl2和KOH;③B;⑤蒸发皿;⑥1.6×10-7mol/L
A为无色晶体,B为淡黄色固体;X、C、E、G均为气体。其相关关系如图1-12所示:
图1-12
(1)晶体A常用作城市道路融雪剂,由此可知C为__________,D为__________;
(2)E是新型饮用水消毒剂,其分子构型与G相同,由C生成E的化学方程式是____________________。E作为饮用水消毒剂的主要优点是:①____________________,②____________________。
(3)F与G生成H的化学方程式是____________________。
正确答案
(1)Cl2 Na (2)2NaClO2+Cl2====2ClO2↑+2NaCl ①ClO2消毒效率是同质量Cl2的2.63倍 ②ClO2不会与水中的有机物反应生成氯代烃 (3)Na2O2+SO2====Na2SO4
“晶体A常用作城市道路融雪剂”是本题的题眼——A是氯化钠;电解熔融的氯化钠可得钠和氯气;氯气与NaClO2得到的气体消毒剂应是二氧化氯;钠在氧气中点燃可得过氧化钠;硫在空气中点燃则得到二氧化硫;二氧化硫与过氧化钠反应生成的是硫酸钠。
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