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填空题

硫酸工业在国民经济中占有极其重要的地位。

(1)硫酸的最大消费渠道是化肥工业,用硫酸制造的常见化肥有________(任写一种)。

(2)硫酸生产中,根据化学平衡原理来确定的条件或措施有________(填写序号)。

E.催化氧化在常压下进行

F.吸收塔中用98.3%的浓硫酸吸收SO3

(3)在硫酸工业中,通过下列反应使二氧化硫转化为三氧化硫:2SO2(g)+ O2(g)2SO3(g) ΔH=-98.3 kJ·mol1。在实际工业生产中,常采用“二转二吸法”,即将第一次转化生成的SO2分离后,将未转化的SO2进行二次转化,假若两次SO2的转化率均为95%,则最终SO2的转化率为________。

(4)硫酸的工业制法过程涉及三个主要的化学反应及相应的设备(沸腾炉、转化器、吸收塔)。

①三个设备分别使反应物之间或冷热气体之间进行“对流”。请简单描述吸收塔中反应物之间是怎样对流的。______________________________。

②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。用化学方程式表示其反应原理。(只写出2个方程式即可)

________________________________________________________________________

正确答案

(1)硫酸铵(或硫酸钾) (2)D (3)99.75%

(4)①SO3从吸收塔底部进入,吸收剂(浓硫酸)从顶部下淋,形成对流

②SO2+NH3+H2O=NH4HSO3;2NH4HSO3+H2SO4=(NH4)2SO4+2H2O+2SO2

[或SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3;(NH4)2SO3+H2SO4=(NH4)2SO4+H2O+SO2↑]

(2)根据化学平衡原理来确定的条件有D项(增大反应物浓度,使平衡正向移动)。

根据化学平衡原理,降温有利于平衡正向移动,保持适宜温度是为了使催化剂效率最高。

(3)转化率为95%+(1-95%)×95%=99.75%。

(4)注意SO2用NH3吸收后再用H2SO4处理,可得相应化肥。SO2可以再次循环利用。

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填空题

海水中有丰富的化学资源,从海水中可提取多种化工原料,下图是海水综合利用——合成氨——纯碱的联合生产工艺流程:

(1)写出反应器中发生反应的化学方程式:                

(2)分离器中进行的操作名称是    ,图中操作①是          

(3)产品Ⅱ是      (填化学式)。

(4)写出合成氨厂里用天然气和水蒸气在催化剂和高温下反应制备原料气H2的化学方程式:               

(5)设计用卤水和石灰及其他必要试剂提取镁的过程:(用化学方程式表示)。

正确答案

(1)(2分)

 (2)过滤(2分);蒸发结晶(2分)        (3)(2分)

 (4)(或)(2分)

 (5)(1分)

(1分)

(1分)

(1分)

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填空题

下表列出了3种燃煤烟气脱硫方法的原理。

 

(1)方法Ⅰ中氨水吸收燃煤烟气中SO2的化学反应为:

2NH3+SO2+H2O=(NH4)2SO3

(NH4)2SO3+SO2+H2O=2NH4HSO3

能提高燃煤烟气中SO2去除率的措施有________(填字母)。

A.增大氨水浓度

B.升高反应温度

C.使燃煤烟气与氨水充分接触

D.通入空气使HSO3-转化为SO42-

采用方法Ⅰ脱硫,并不需要预先除去燃煤烟气中大量的CO2,原因是____________(用离子方程式表示)。

(2)方法Ⅱ中主要发生了下列反应:

2CO(g)+SO2(g)=S(g)+2CO2(g) ΔH=8.0 kJ·mol-1

2H2(g)+SO2(g)=S(g)+2H2O(g) ΔH=90.4 kJ·mol-1

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ·mol-1

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ·mol-1

S(g)与O2(g)反应生成SO2(g)的热化学方程式可表示为________。

(3)方法Ⅲ中用惰性电极电解NaHSO3溶液的装置如下图所示。阳极区放出气体的成分为________(填化学式)。

正确答案

(1)AC HCO3-+SO2=CO2+HSO3-

(2)S(g)+O2(g)=SO2(g)ΔH=-574.0 kJ·mol-1

(3)O2、SO2

(1)增大氨水浓度,能反应掉较多的SO2,提高了SO2去除率;升高反应温度只能加快化学反应速率,且(NH4)2SO3、NH4HSO3受热易分解,又生成SO2;当SO2转化为NH4HSO3时,通入的空气才能将其氧化,空气不能直接氧化SO2,所以不能提高SO2去除率。

(2)根据盖斯定律,应用方程①-方程③得到

SO2(g)=S(g)+O2(g) ΔH=8.0 kJ·mol-1-(-566.0 kJ·mol-1)=574.0 kJ·mol-1,即S(g)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-574.0 kJ·mol-1。也可用方程④-方程②求得。

(3)根据电解原理,NaHSO3溶液中的阴离子在阳极发生氧化反应,即4OH-4e=2H2O+O2↑,又由于阳极区通入稀硫酸,H+HSO3-=H2O+SO2↑,所以阳极区的气体为O2、SO2

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填空题

(14分)工业上合成氨是在一定条件下进行如下反应:N2(g) + 3H2(g) ≒ 2NH3(g),其部分工艺流程如下:

回答下列问题:

(1)  已知: N2(g) + O2(g)  2NO(g)  ΔH+180.5kJ/mol 

4NH3(g) + 5O2(g)  4NO(g) + 6H2O(g) ΔH−905kJ/mol

2H2(g) + O2(g)  2H2O(g)  ΔH−483.6kJ/mol

则N2(g) + 3H2(g) ≒ 2NH3(g) ΔH________________。

(2)  如果工业上,在一定温度下,将1.5 mol N2气体和6 mol H2气体通入到体积为1升的密闭容器中。当反应达到平衡时,容器内气体的压强为起始时的80%,则其平衡常数为_______。改变下列条件,能使平衡向正反应方向进行且平衡常数不变的是__________。

①增大压强                  ②增大反应物的浓度           ③使用催化剂        ④降低温度

(3)  合成氨反应的平衡常数很小,所以在工业上采取气体循环的流程。即反应后通过降低混合气体的温度而使氨气分离出来。这种分离物质的方法其原理类似于下列方法中的________(填编号),其理由是__________。

①过滤    ②蒸馏    ③渗析   ④萃取

(4)  可以用氯气来检验输送氨气的管道是否漏气,如果漏气则会有白烟(成分为氯化铵)生成,该反应的化学方程式为__________。

(5)  假如该厂生产氨水的物质的量浓度为20 mol/L,实验室若需用80 mL浓度为5 mol/L的氨水时,需取20 mol/L的氨水__________mL(用100 mL的容量瓶)。假如该氨水的,加入相同体积的盐酸时,溶液呈中性,则此盐酸的pH__________(填“大于”、“小于”或“等于”)。

正确答案

(1) −92.4 kJ/mol 2分    (2)  0.057 (mol·L−1)−2(可不写单位)2分 ①② 2分

(3)  ② 两者都是通过改变物质的状态来进行混合物的分离  2分

(4)   8NH3 + 3Cl2 → 6NH4Cl + N2  2分     (5)  25  2分  <  2分

(1)考查盖斯定律的应用。根据已知反应可知(①×2-②+③×3)÷2即得到N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g),所以△H=(180.5kJ/mol×2+905kJ/mol-483.6kJ/mol×3)÷2=−92.4 kJ/mol。

(2)                   N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g)

起始量(mol)           1.5     6           0

转化量(mol)           x      3x          2x

平衡量(mol)        1.5-x     6-3x         2x

所以

解得x=0.75mol

所以平衡常数

平衡常数只与温度有关系,所以选项④不正确。催化剂不能影响平衡状态,③不正确。正反应是体积减小的,增大压强平衡向正反应方向移动,增大反应物的浓度平衡也向正反应方向移动,所以答案选①②

(3)氨气易液化,即可以实现气液分离,所以分离方法类似于蒸馏。

(4)氯气极易强氧化性,能把氨气液化生成氮气,而氯气被还原生成氯化氢,氯化氢和氨气反应冒白烟,方程式为8NH3 + 3Cl2 → 6NH4Cl + N2

(5)稀释过程中溶质是不变的,所以需取20 mol/L的氨水。如果盐酸的pH=14-a。则氨水过量,溶液显碱性。因此要使反应后溶液显中性,则盐酸的pH必须小于14-a。

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减少SO2的排放、回收利用SO2成为世界性的研究课题。我国研究人员研制的利用低品位软锰矿浆(主要成分是MnO2)吸收废渣高温焙烧产生的SO2,制备硫酸锰的生产流程如下:

浸出液的pH<2,其中的金属离子主要是Mn2,还含有少量的Fe2、Al3、Ca2、Pb2等其他金属离子。

有关金属离子的半径以及形成氢氧化物沉淀时的pH见下表,阳离子吸附剂吸附金属离子的效果见下图。

 

已知PbO2的氧化性大于MnO2。请回答下列问题:

⑴ 写出浸出过程中主要反应的化学方程式   ,氧化过程中主要反应的离子方程式   

⑵ 在氧化后的液体中加入石灰浆,用于调节pH,pH应调节至   

⑶ 阳离子吸附剂用于除去杂质金属离子。决定阳离子吸附剂吸附效果的因素是   (填写序号)。

a.溶液的pH      b.金属离子的电荷      c.金属离子的半径      d.吸附时间

⑷ 操作a包括   等过程。

正确答案

⑴ SO2+MnO2=MnSO4  2Fe2+MnO2+4H=2Fe3+Mn2+2H2O

⑵ 4.7~8.3

b c d

⑷ 蒸发浓缩结晶

本题以制备硫酸锰的生产流程为知识载体,考查化学反应的书写,及除杂中的问题。(1)从流程图看,浸出过程是软锰矿浆(MnO2)与SO2的反应。杂质离子中只有Fe2具有还原性,可以被MnO2在酸性条件下氧化成Fe3。(2)杂质中含有Fe2、Al3、Ca2、Pb2四种阳离子,由沉淀的pH范围知,Fe2的沉淀与Mn2离子的沉淀所需的pH接近,而Fe3则相差很远,故可以将Fe2氧化成Fe3而除杂。从吸附率的图可以看出,Ca2、Pb2的吸附率较高,故只要调节pH值在4.7~8.3间,大于4.7可以将Fe3和Al3除去,小于8.3是防止Mn2也沉淀。(3)结合半径,分析右图知,图中离子从上至下,半径有减小趋势,对应的吸附率减小。随着时间的递增,所有离子的吸附率均增大;另Fe3和Al3离子所带电荷数大,其吸附率低。(4)由于制取的MnSO4·H2O含有结晶水,故采用蒸发浓缩结晶的方法。

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填空题

I.目前,我国采用“接触法”制硫酸,设备如图所示:

(1)图中设备A的名称是_____________,该设备中主要反应的化学方程式为             

(2)有关接触法制硫酸的下列说法中,不正确的是_____(填字母序号)。

E.硫酸工业中在接触室安装热交换器是为了利用SO3转化为 H2SO4时放出的热量

II.纯碱是一种重要的化工原料。制碱工业主要有“氨碱法”(索尔维法)和“联合制碱法”(侯氏制碱法)两种工艺。请按要求回答问题:

(3)CO2是制碱工业的重要原料,“联合制碱法”中CO2的来源于                     ,“氨碱法”中CO2来源于                     

(4)氨碱法的原子利用率(原子利用率=期望产物的总质量与生成物的总质量之比)         

(5)写出“联合制碱法”有关反应的化学方程式:                              

正确答案

Ⅰ.(1)沸腾炉   4FeS2 +11O2 2Fe2O3 + 8SO2  (2)D、E

Ⅱ.(3)合成氨厂      煅烧石灰石   (4)0.49 (106/217)

(5)NH3 + H2O + CO2 + NaCl(饱和)= NaHCO3 ↓+ NH4Cl

2NaHCO3Na2CO3 + CO2↑+ H2O  

试题分析:Ⅰ.(1) “接触法”制硫酸设备A的名称是沸腾炉;设备B的名称是接触室;设备C的名称是吸收塔。在设备A中主要反应的化学方程式为4FeS2 +11O2 2Fe2O3 + 8SO2。(2)A.在接触室中发生反应:2SO2+O22SO3因此该选项正确。B.如果用水吸收SO3,容易形成酸雾,不利于SO3的吸收。所以在吸收塔中一般是用98.3%浓硫酸吸收三氧化硫形成发烟硫酸,然后再稀释成所需要的浓度。正确。C.C.煅烧含硫48%的黄铁矿时,若FeS2损失了2%,则其中各组分的损失也都是2%.这与物质的组成无关。正确。D.在设备B中发生的反应2SO2+O22SO3为放热反应,如果升高温度,根据平衡移动原理,升高温度,化学平衡会向吸热反应方向移动,对该反应来说就是向逆反应方向移动。这对于提高SO2的转化率不利。之所以采用较高的温度,是为了加快化学反应速率,缩短达到平衡所需要的时间。提高生产效率。错误。E.硫酸工业中在接触室安装热交换器是为了利用SO2氧化为SO3时的热量。错误。Ⅱ.(3)“联合制碱法”中CO2的来源于合成氨厂;“氨碱法”中CO2来源于煅烧石灰石。(4)氨碱法的化学反应原理为:NH3+CO2+H2O==NH4HCO3;NaCl+NH4HCO3==NaHCO3↓+NH4Cl 2NaHCO3Na2CO3 + CO2↑+ H2O ;2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。CO2、NH3循环利用。在该方法中,目标产物为Na2CO3;实际产物为Na2CO3和CaCl2。所以原子利用率为[106÷(106+111)]×100%=49%(或106/217)。(5) “联合制碱法”有关反应的化学方程式为NH3 + H2O + CO2 + NaCl(饱和)= NaHCO3 ↓+ NH4Cl; 2NaHCO3 Na2CO3 + CO2↑+ H2O。

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 【化学――选修化学与技术】(15分)

氨在国民经济中占有重要地位,下图是合成氨的简要流程:

I.原料气的制备:

(1) 合成氨所需氮气来自空气,方法之一是将空气液化后再加热分馆;请另设计一种从空气中分离出氮气的方法:_________________________________________________________;

(2) 请写出工业上获得氢气的一种方法(用化学方程式表示)____________

II.原料气的净化:、

为防止催化剂“中毒”,原料气在进人压缩机之前必须经过净化、精制处理,“精制”过程通常是将含有少量CO、CO2、O2和H2S等杂质的原料气体通入含有氨水的醋酸亚铜二氨()溶液,以获得纯净原料气。其中,吸收CO的反应为:

(3) 为提髙CO吸收率,可采取的有效措施是__________________

(4) 除去氧气时,氧气将氧化为,则反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比是____________;

III.氨的合成:

(5)据报道,科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)为介质,用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜做电极,实现了髙温常压下高转化率的电化学合成氨。其实验装置如图。请写出钯电极A上的电极反应式________________________

正确答案

(1)让碳在空气中燃烧,使氧气耗尽,再通过碱液除去CO2可得到氮气。

(2) C+H2OCO+H2或者CO+H2OCO2+H2或者CH4 C+2H2或者CH4+H2O  CO +3H2

(3)降温、加压(4)   4:1。(5) N2+6e-+6H+=2NH3

本题考查合成氨的有关知识。(1)  空气主要是氧气和氮气的混合物,可以采用化学方法除去氧气,得到氮气,方法是让碳在空气中燃烧,使氧气耗尽,再通过碱液除去CO2可得到氮气。

(2) 氢气可通过将水蒸气通过灼热的碳层得到氢气,方程式为C+H2OCO+H2或者CO+H2OCO2+H2,另外通过甲烷的高温分解得到CH4 C+2H2或者甲烷和高温水蒸气反应得到,CH4+H2O  CO +3H2

(3) 吸收CO的可逆反应正反应是体积缩小、放热反应,因此可以采用降温和加压的方法来提高吸收CO的效率。

(4) 中的Cu显+1价,中的Cu显+2价,而1omlO2要得到4oml电子,根据得失电子数守恒,反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比4:1。

(5) 从实验装置如图可以看出,电化学合成氨是通电合成,A电极是N2得到电子,发生还原反应,电极反应式为N2+6e-+6H+=2NH3

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简答题

氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下:

依据上图完成下列问题:

在电解过程中,阴极上生成气体的电子式为     

(2)精制过程中除去阳离子中的Ca2+、Mg2+等杂质,除去Mg2+的离子方程式为    

(3)精制过程要除去,可选择下列溶液中的   填字母序号),并将加入的顺序以箭头符号(↓)的形式画在图上(精制过程中加入试剂从左到右的顺序为先后顺序)。

a.Ba(OH)2           b.Ba(NO3)2          c.BaCl2

(4)在实际生产中也可以用BaCO3除去(已知溶解度BaSO4<BaCO3),试用平衡移动原理加以解释:     

(5)脱盐工作中,利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异,通过蒸发、冷却、   、(填操作名称)而制得50%的NaOH溶液。

正确答案

(1)H:H

(2)Mg2++2OH-=Mg(OH)2

(3)ac   

(4)由于BaSO4比BaCO3的溶解度小,促使BaCO3(s)Ba2+(aq)+(aq)

平衡正向移动,生成更难溶的BaSO4沉淀。

(5)结晶、过滤

试题分析:(1)在阴极上氢离子发生还原反应生成H2(2)加入氢氧化钠目的是除去镁离子;(3)除杂满足的原则是除去杂质还不能引入新的杂质,b选项中引入的硝酸根离子没法除去,a中引入的氢氧根离子可通过调节pH而除去,a和c中过量的钡离子都可以通过和碳酸根离子反应而除去,故选a、c;加入碳酸钠一定放在加钡离子之后,用碳酸根离子把过量的钡离子除去;(4)难溶的碳酸钡可以转化成更难溶的硫酸钡;(5)根据信息利用两者溶解性的差异可得分离两者的办法是冷却结晶,氯化钠的溶解度受温度的影响较小,过滤出氢氧化钠晶体,配成氢氧化钠溶液。

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简答题

[化学——选修化学与技术](15分)

硫酸是工业生产中最为重要的产品之一。

(1)工业上制硫酸主要分为_________、________、_________三个阶段。

(2)下列是第二阶段反应的有关实验数据,请选择最合适的生产条件____________。

(3)现在欲提高反应速率和SO2的转化率,下列措施可行的是(   )

(4)硫酸生产的尾气中含有少量SO2,可有石灰水吸收后,再用硫酸处理。此过程涉及的化学反应方程式为__________________,______________。

(5)若进入第二阶段所用设备中气体的体积分数为:SO27%、O211%、N282%。现有100体积这样的混合气体在反应后变成96.7体积,则反应后混合气体中N2和SO3的体积比为___________,此时SO2转化率为__________。

正确答案

(1)造气 接触氧化 吸收(各1分)

(2)400   0.4Mpa (或常压)(各1分)      (3)B(2分)

(4)SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O     CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2+H2O

(5)410:33(或82:6.6)       94.3%(各2分)

(1)考查工业制硫酸的原理。工业上制硫酸主要分为造气、接触氧化、吸收三个阶段。

(2)根据表中数据可知,温度越高转化率越低,所以综合考虑温度对反应速率、化学平衡及催化剂的活性等,选择400℃。压强越大转化率越高,但压强太高,对设备的要求更高,且再常压下反应物的转化率已经很高,所以采用常压即可。

(3)A中反应物的浓度不变,反应速率和转化率都不变。增大氧气都浓度,反应速率增大,平衡向正反应方向移动,转化率增大,B正确。催化剂只能改变反应速率,但不能影响平衡状态,C不正确。降低温度反应速率降低,D不正确,答案选B。

(4)SO2是酸性氧化物,能和石灰水反应,生成亚硫酸钙。亚硫酸钙和硫酸反应又产生SO2,有关方程式为SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O、CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2+H2O。

(5)考查根据方程式的有关计算,反应的方程式为

2SO2+O22SO3       △V

2     1      2         1

6.6   3.3   6.6       100-96.7=3.3

所以反应后混合气体中N2和SO3的体积比为82︰6.6

SO2的转化率是6.6÷7×100%=94.3%。

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填空题

(1)火山喷发所产生的硫黄可用于生产重要的化工原料硫酸。某企业用下图所示的工艺流程生产硫酸:

请回答下列问题:

①为充分利用反应放出的热量,接触室中应安装________(填设备名称)。吸收塔中填充有许多瓷管,其作用是___________________________________。

②为使硫黄充分燃烧,经流量计1通入燃烧室的氧气过量50%,为提高SO2转化率,经流量计2的氧气量为接触室中二氧化硫完全氧化时理论需氧量的2.5倍,则生产过程中流经流量计1和流量计2的空气体积比应为________。假设接触室中SO2的转化率为95%,b管排出的尾气中二氧化硫的体积分数为________(空气中氧气的体积分数按0.2计),该尾气的处理方法是________。

③与以硫铁矿为原料的生产工艺相比,该工艺的特点是________(可多选)。

A.耗氧量减少  B.二氧化硫的转化率提高

C.产生的废渣减少  D.不需要使用催化剂

(2)硫酸的用途非常广泛,可应用于下列哪些方面________(可多选)。

A.橡胶的硫化

B.表面活性剂“烷基苯磺酸钠”的合成

C.铅蓄电池的生产

D.过磷酸钙的制备

(3)矿物燃料的燃烧是产生大气中SO2的主要原因之一。在燃煤中加入适量的石灰石,可有效减少煤燃烧时SO2的排放,请写出此脱硫过程中反应的化学方程式________________________。

正确答案

(1)①热交换器 增加SO3与浓硫酸的接触面积,有利于SO3的吸收 ②1.2 0.004 用氨水吸收 ③A、C

(2)B、C、D

(3)CaCO3CaO+CO2↑;2SO2+2CaO+O22CaSO4(或2SO2+2CaCO3+O22CaSO4+2CO2)

(1)①接触室中进行的反应为SO2的催化氧化,为放热反应,使用热交换器可以充分利用反应放出的热量,对原料气进行预热。吸收塔中填充瓷管的作用是增加接触面积。

②S+O2=SO2参加反应的硫黄为1 mol,则经流量计1通入的氧气为1.5 mol,反应后气体总量为1.5 mol×5=7.5 mol,

2SO2 +O  2SO3 ΔV

2    1      2  1

1 mol 0.5 mol

经流量计2通入的氧气为0.5 mol×2.5=1.25 mol,则 =1.2。反应后气体总量为7.5 mol+1.25 mol×5-1 mol×95%× =13.275 mol,则尾气中SO2的体积分数为=0.004。

硫酸工业中,尾气SO2用氨水吸收,再用硫酸处理:SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3,(NH4)2SO3+H2SO4=(NH4)2SO4+SO2↑+H2O。生成的(NH4)2SO4可作肥料。

③硫铁矿的含硫成分为FeS2,硫元素被氧化生成SO2的同时,铁元素也被氧化生成Fe2O3(废渣),与硫黄直接燃烧相比,耗氧量增加,产生的废渣也增加。

(2)橡胶的硫化是采用硫黄;合成烷基苯磺酸钠需要先合成烷基苯磺酸,而烷基苯磺酸通过烷基苯与浓硫酸的磺化反应生成;铅蓄电池用硫酸作为电解质溶液;过磷酸钙通过磷酸钙与硫酸反应制得。

(3)CaCO3 CaO+CO2

SO2+CaO CaSO3

2CaSO3+O2=2CaSO4

CaSO3不稳定,在空气中容易被氧化成CaSO4

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填空题

下图表示的是侯氏制碱法工艺流程示意图。

请回答:

(1)母液Ⅱ中所溶解的主要物质是________(写物质的化学式)。母液Ⅱ中含有低浓度的Na2CO3,主要原因是__________________________

(2)向母液Ⅱ中通入气体时要先通氨气后通二氧化碳气体,主要原因是_______________________________________

(3)母液Ⅰ和母液Ⅱ中都通入NH3。①NH3的主要来源是__________;②母液Ⅰ中通入NH3的主要目的是____________;③母液Ⅱ中通入NH3的主要目的是__________________。

(4)工艺流程的“煅烧→纯碱”处,可设计____________的循环。

正确答案

(1)NaCl、NaHCO3和NH4Cl HCO3电离出CO32

(2)NH3在NaCl溶液中溶解度很大,CO2在氨化的溶液中溶解度大,先通NH3后通CO2可形成高浓度的HCO3。若先通CO2再通NH3,由于CO2在NaCl溶液中溶解度很小,尽管NH3在碳酸化的溶液中溶解度大,也不能形成高浓度的HCO3

(3)①合成氨厂 ②增大NH4的浓度,促进NH4Cl结晶析出 ③增大OH的浓度,促进CO2的溶解,增大HCO3的浓度

(4)二氧化碳(或CO2)

详见答案

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题型:简答题
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简答题

(16分)工业上需要利用一批回收的含铜废料制造胆矾(CuSO4·5H2O)。该废料中各种成份含量如下:Cu和CuO约占87%,其它为Mg、Al、Fe、Si及其氧化物,还有少量的难溶物质。工艺流程为:

部分金属阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下表:

回答:

(1)步骤①中为什么要将含铜废料研磨成粉状?

                                                                  

(2)步骤②中的离子方程式(写出2个即可):

                                                                  

步骤⑤中H2O2参加反应的离子方程式:                                  

(3)步骤⑥中调节溶液pH时适宜的物质是               (填序号);

A.NaOH     B.氨水    C.Cu2(OH)2CO3    D.Cu(OH)2      E.MgCO3

步骤⑥中滤渣成份的化学式                             

(4)步骤⑦中用硫酸调节pH=2~3的原因是                                    

步骤⑧的分离方法是                                                      

正确答案

(16分)(1)增大固体反应物的表面积,增大化学反应的速率。(2分)

(2)2Al+2OH+2H2O=2AlO2+3H2↑;   Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑;

Al2O3+2OH=2AlO2+H2O;         SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 。

(每写出其中1个给2分,共4分,没气体符号扣1分,未配平0分)

2Fe2+H2O2 +2H=2Fe3+2H2O     (2分)

(3)C、D    (2分)   Fe(OH)3   (1分)

(4)加热蒸发浓缩时会导致Cu2发生水解生成Cu(OH)2,用硫酸调节pH=2~3是为了抑制Cu2的水解,也不会引入杂质。  (2分)    蒸发浓缩,冷却结晶,过滤。(3分)

(1)将含铜废料研磨成粉状,可以)增大固体反应物的表面积,增大化学反应的速率。

(2)废料中能和氢氧化钠反应的是铝、硅、氧化铝和二氧化硅,所以方程式为2Al+2OH+2H2O=2AlO2+3H2↑、Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑、Al2O3+2OH=2AlO2+H2O、SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O。双氧水的目的是氧化混合液中的亚铁离子,生成铁离子,以形成氢氧化铁沉淀而除去,所以方程式为2Fe2+H2O2 +2H=2Fe3+2H2O。

(3)用于既要调节溶液的pH,又不能引入杂质,所以应该选择CD。通过控制溶液的pH以形成氢氧化铁沉淀,即步骤⑥中滤渣成份的化学式Fe(OH)

(4)由于溶液中铜离子水解显酸性,加热蒸发浓缩时会导致Cu2发生水解生成Cu(OH)2,所以用硫酸调节pH=2~3是为了抑制Cu2的水解,且也不会引入杂质。要从溶液中分离得到硫酸铜晶体,可以通过蒸发浓缩,冷却结晶,过滤即可。

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题型:填空题
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填空题

(14分)多沙唑嗪盐酸盐是一种用于治疗高血压的药物。多沙唑嗪的合成路线如下:

 

(1)写出D中两种含氧官能团的名称:       和      。

(2)写出满足下列条件的D的一种同分异构体的结构简式               。

①苯的衍生物,且苯环上的一取代产物只有两种;②与Na2CO3溶液反应放出气体;

③水解后的产物才能与FeCl3溶液发生显色反应。

(3)E→F的反应中还可能生成一种有机副产物,该副产物的结构简式为        。

(4)由F制备多沙唑嗪的反应中要加入试剂X(C10H10N3O2Cl),X的结构简式为    。

(5)苯乙酸乙酯是一种常见的合成香料。请设计合理的方案以苯甲醛和乙醇为原料合成

            苯乙酸乙酯(用合成路线流程图表示,并注明反应条件)。

提示:①R-Br+Na→R-CN+NaBr ;②合成过程中无机试剂任选;

③合成路线流程图示例如下:

CH3CH2OH H2C=CH2           BrH2C-CH2Br 

正确答案

  (1)羧基、醚键

(2)

(3)

(4)

(5)

(1)根据D的结构简式,不难得出,分子结构中含有的官能团为羧基和醚键;

(2)根据信息①可知:分子结构中一定含有苯环,苯环上有两种不同的取代基,

且两种取代基在苯环上分别处于对位;

根据信息②可知:分子结构中一定含有羧基;

根据信息③可知:分子结构中一定含有酚酯的结构;

则将D结构改变可以有:

(3)根据图中E→F的信息,1nol 最多可以和2molE反应,

所以该副产物的结构简式为:

(4)分析F与多沙唑嗪结构上差别,结合X的分子式:C10H10N3O2Cl,

确定X的结构简式为:

(5)根据题中苯乙酸乙酯的分子结构,将制备原料苯甲醛和乙醇的分子结构与之对比,

结合有机反应原理,按照提示的合成路线流程图示例,完成合成苯乙酸乙酯的路线流程图;答案为:

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题型:填空题
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填空题

(15分)三氯化铬是化学合成中的常见物质,三氯化铬易升华,在高温下能被氧气氧化。制三氯化铬的流程如下:

(1)重铬酸铵分解产生的三氧化二铬(Cr2O3难溶于水)需用蒸馏水洗涤,如何用简单方法判断其已洗涤干净________________。

(2)已知CCl4沸点为76.8 ℃,为保证稳定的CCl4气流,适宜的加热方式是________。

(3)用右图装置制备CrCl3时,反应管中发生的主要反应为Cr2O3+3CCl4===2CrCl3+3COCl2,则向三颈烧瓶中通入N2的作用为①____________________________;

②____________________________。

(4)Cr对环境会造成严重的污染,废水中的Cr3+可用石灰乳进行沉降,写出沉降的离子方程式________________________

正确答案

(1)最后一次洗涤的流出液呈无色(3分)

(2)水浴加热(并用温度计指示温度)(3分)

(3)赶尽体系中的氧气(3分) 鼓气使反应物进入管式炉中进行反应(3分)

(4)2Cr3++3Ca(OH)2=2Cr(OH)3↓+3Ca2+(3分)

(1)因为(NH4)2Cr2O7显桔红色,所以可以提供颜色来判断。

(2)因为CCl4沸点为76.8 ℃,温度比较低,因此保证稳定的CCl4气流,可以通过水浴加热来控制其流量。

(3)因为三氯化铬易升华,在高温下能被氧气氧化,所以为了防止氧化需要排进装置中的空气,同时又为了将反应物完全进入管式炉中反应,以提高其利用率。

(4)因为Cr3+易和OH结合生成难溶性的沉淀,故反应的方程式为2Cr3++3Ca(OH)2=2Cr(OH)3↓+3Ca2+

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题型:填空题
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填空题

卤水中的主要成分为食盐(假设其所含杂质仅为NaBr),为了充分利用资源,有研究人员开发了以晒盐卤水和化肥碳酸氢铵为原料制取纯碱的工艺,其生产流程如下图。

(1)写出卤水和碳酸氢铵反应的化学方程式_______________;

(2)操作I是_________(填操作名称),试剂X为________,残液除NH4Cl外,还含有_________;

(3)若滤渣中含有NH4Cl杂质,则可能导致纯碱中混有杂质,写出煅烧时产生杂质的副反应的化学方程式__________________;

(4)实验室检测滤渣中是否含有NH4Cl的操作是_________________;

(5)碳酸氢铵与氯化钠的配料比是影响纯碱质量的因素之一,右图是(摩尔比)对NaHCO3产率的影响。实际生产中选择=1.2。

①下列相关说法正确的是___________。

a.碳酸氢铵过量是为了充分利用卤水   

b.碳酸氢铵过量是为了减少纯碱中的NaCl

c.碳酸氢铵过量太多将会导致生产成本过高

②不考虑生产过程中的损耗,生产1mol纯碱,需消耗碳酸氢铵________mol。

正确答案

(1)NaCl +NH4HCO3 → NaHCO3↓ + NH4Cl(2分)

(2)过滤、洗涤(2分)  盐酸(1分)   NH4Br(或NaBr)(1分)(3)NaHCO3+ NH4Cl→ NaCl +NH3↑+H2O + CO2↑(2分)

(4)取洗涤液,加入足量硝酸至溶液呈酸性,再滴加硝酸银溶液,无沉淀说明纯净(答案合理即可,1分)

(5)① bc(2分)    ②  2.4mol(1分)

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