- 海水的综合利用
- 共9119题
(15分)
工业上以磷肥生产形成的副产物石膏(CaSO4·2H2O)与焦炭为原料可生产硫酸,同时可以得到硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料。以下是有关的工艺流程示意图。
试回答:
(1)写出方程式:反应Ⅰ___________________________________,
(2)写出方程式:反应Ⅱ______________________________________。
(3)请根据下表和化学平衡知识,分析工业上制硫酸中SO2的催化氧化的适宜条件是
____________________________________。
表Ⅰ:
(4)检验滤液H中含有CO的方法是___________________________________。
(5)氯化钙结晶水合物()是目前常用的无机储热材料,选择的依据是___________
(填序号)。
a.熔点较低(29℃熔化) b.能导电 c.易溶于水 d.无毒
正确答案
(15分)
(1)2(3分)
(2)(3分)
(反应不写水不扣分)
(3)常压、400—500℃、催化剂的条件下(3分)
(4)取少许滤液滴加到盐酸中产生气泡(3分)
(5)a d (3分)
略
(8分)氨是一种重要的化工原料,氨的合成和应用是当前的重要研究内容之一。
传统哈伯法合成氨工艺中相关的反应式为:N2+3H22NH
3 ⊿H<0。
(1)该反应的平衡常数K的表达式为:K=______________。降低温度,K值______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)不同温度、压强下,合成氨平衡体系中NH3的物质的量分数见下表(N2和H2的起始物质的量之比为1∶3)。分析表中数据, (填温度和压强)时H2转化率最高,实际工业生产不选用该条件的主要原因是 。
正确答案
(8分)(1) (2分);增大(2分)(2)200℃、100MPa;(2分)压强太高,对生产设备要求也高,难以实现(2分,)
略
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______________。
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
(3)科研工作者开发了制备SO2,再用电化学原理生产硫酸的方法,装置如图:为了稳定技术生产,硫酸的浓度应维持不变,则通入的SO2和水的质量比为 。
II. 纯碱是一种重要的化工原料。目前制碱工业主要有 “氨碱法”和“联合制碱法”两种工艺。请按要求回答问题:
(1)“氨碱法”产生大量CaCl2废弃物,请写出该工艺中产生CaCl2的化学方程式: ;
(2)写出“联合制碱法”有关反应的化学方程式: ;
。
(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 ;
正确答案
Ⅰ(1)沸腾炉 (1分),4FeS2 +11O2 2Fe2O3 + 8SO2(2分)
(2)D E(2分。评分标准同前) (3)16﹕29 (2分)
Ⅱ(1)2NH4Cl + Ca(OH)2 CaCl2 + 2NH3↑+ 2H2O (2分)
(2)NH3 + H2O + CO2 + NaCl(饱和) = NaHCO3↓+ NH4Cl(2分)
2NaHCO3 Na2CO3 + CO2↑+ H2O (2分)
(3)合成氨厂(1分) 。煅烧石灰石(1分)
略
(8分)化合物G是冶炼某常见金属的原料,工业上提取G的流程如下图所示(已知晶体E的焰色反应呈黄色):
(1)溶液A为_____________溶液(用化学式表示,下同),赤泥浆C的主要成分有_____________ ,
(2)操作Ⅰ为_____________;操作Ⅱ为_____________ ,
(3)写出由B生产F的离子方程式为_________________________________
(4)苛化试剂与E溶液反应生成溶液A,则苛化试剂是_____________ ,该工艺的优点是_____________(答一条,合理即可)。
正确答案
(8分)
(1)NaOH(1分),Fe2O3(1分)
(2)过滤(1分);灼烧(或加热)(1分)
(3)AlO2—+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3—(2分)
(4)石灰或熟石灰(CaO、Ca(OH)2)(1分)苛化试剂经济(或产物得到了循环利用)(1分)
略
氯化亚铜是一种重要的化工产品,常用作有机合成催化剂,还可用于颜料, 防腐等工业。该物质露置于空气中易被氧化为绿色的高价铜盐,在热水中易水解生成氧化铜水合物而呈红色。已知pH为5时,+2价铜已开始以碱式盐的形式沉淀。某兴趣小组去一家回收含铜电缆废料的工厂做社会调查,技术人员向他们展示了处理废料的综合利用方案:
⑴ 加入的A是 ,通入的B是 。
⑵ 反应②的离子方程式是 。为提高Cu2Cl2的产率,常在反应②的溶液中加入适量稀碱溶液,控制pH为3.5。这样做的目的是 。
⑶ 保持各反应物的最佳配比,改变温度,测得Cu2Cl2产率的变化如下图所示。则溶液温度控制在 时,Cu2Cl2的产率已达到94%,当温度高于65℃时,Cu2Cl2产率会下降,其原因可能是 。
正确答案
(1)稀硫酸(2分)空气(2分)
(2)2Cu2++SO32—+2Cl—+H2O=CuCl2↓+SO4—+2H+(2分)
OH-中和了反应生成的H+,有利于反应向右进行,提高Cu2Cl2的产率(1分)
但当OH-浓度偏大时,Cu2+能与OH结合,生成沉淀,反而降低了Cu2Cl2的产率造成产物不纯(1分)
(3)53℃~55℃(皆给1分)温度过高,促进了CuCl2的水解(2分,其他合理答案也给分)
略
(15分)氯碱工业是高耗能产业,为了提高原料的利用率,将电解的Y气体作为燃料电池燃料,为电解池供电;X气体作为钛的冶炼原料,在这种工艺设计中,相关物料的传输与转化关系如下图所示,其中氯碱工业装置中的电极未标出,所用的离子膜都只允许阳离子通过。如下图所示:
(1)①上图中的节能型氯碱工业部分,X、Y分别是_______、_______(填化学式),分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小_________;
②分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应正极:__________________________;负极:____________________________;
③这样设计的主要节(电)能之处在于(写出2处)_______________、____________。
(2)写出钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程式 。
(3)TiCl4暴露在潮湿空气中冒白烟,白烟主要为白色的二氧化钛的水合物H2Ti03,写出该反应的化学方程式 。
(4)已知:①Mg(s)+Cl2 (g)=MgCl2 (g) △H=-641kJ·mol-1
②1/2Ti(s)+Cl2 (g)=1/2TiCl4 (l) △H="-385" kJ·mol-1
写出Mg与TiCl4反应的热化学方程式 ,
反应在氩气氛中进行的理由是 。
正确答案
(1)①Cl2,H2(2分)a%2+4e-+2H2O=4OH- H2-2e-+2OH-=2H2O(2分)③燃料电池可以补充电解池消耗的电能;提高产品碱液的浓度,降低能耗(其他合理答案也给分)(2分)
(2)2FeTiO3+6C+7Cl22FeCl3+2TiCl4+6CO(2分)
(3)TiCl4+3H2O=H2TiO3+4HCl (2分)
(4)2Mg(s)+TiCl4(l)=2MgCl2(s)+Ti(s);△H="-512" kJ·mol-1(3分)
Mg和Ti都有强还原性,在氩气中可以防止被氧化(1分)
(1)燃料电池中,通入空气一极为正极,通入燃料气一极为负极。①Y为氢气,氢气产生于电解池的阴极,推知产生电解池阳极的X为氯气;负极:H2-2e-+2OH-=2H2O,水增多,OH-减少,变稀,正极:O2+4e-+2H2O=4OH-,水减少,OH-增多,所以正极附近氢氧化钠溶液浓度变大,即a2、C、FeTiO3,生成为FeCl3、TiCl4和CO (3)依题意,四氯化钛与水反应生成钛酸和氯化氢(4)由盖斯定律知,①×2-②×2得热化学反应方程式及反应热。
(4分)氯碱工业是以电解食盐水为基础的基本化学工业,电解食盐水同时得到两种气体(气体A是所有气体中密度最小的气体,气体B是制取漂白粉的原料)和一种易溶、易电离的碱。
(1)试写出电解食盐水的化学方程式 (注明反应条件)。
(2)试写出气体B与澄清石灰水反应的离子方程式 。
正确答案
(每空2分)(1)2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2↑+H2↑(通电或电解)(2)Cl
2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O
略
生态溶液涉及农家肥料的综合利用,某种肥料经发酵得到一种含有甲烷、二氧化碳、氮气的混合气体。2.016L(标准状况)该气体通过盛有红色CuO粉末的硬质玻璃管,发生的反应为:CH4+4CuOCO2+2H2O+4Cu。当甲烷完全反应后,硬质玻璃管的质量减轻4.8g。将反应后产生的气体通过过量的澄清石灰水,充分吸收,生成沉淀8.5g。
(1)原混合气体中甲烷的物质的量是____________。
(2)原混合气体中氮气的体积分数为多少?(写出计算过程)
正确答案
(1)0.075mol
(2)5.56%
(1)由题目所给方程式可判断气体中甲烷的物质的量为0.075mol。
(2)通入石灰水中的二氧化碳总物质的量为0.085mol,所以原混合气体中二氧化碳的物质的量为0.01mol。气体的总物质的量为0.09mol,则氮气的体积分数为5.56%。
工业上以碳素铬铁为原料制取铬铵矾,利用电解法制取金属铬。其工艺流程如下图所示。
已知:FeSO4+Cr=CrSO4+H2↑
(1)碳素铬铁是铁铬合金,粉碎后溶于硫酸和电解阳极液的混合溶液中。该过程中电解阳极液的主要作用是 。
(2)加入(NH4)2SO4的目的是 。
(3)结晶后的母液从绿色化学的角度可采用的处理方法是 。
(4)产品铬中含氧呈脆性,为了降低其含氧量,可通过 提高其纯度。
正确答案
(8分)(1)作氧化剂,将铬铁铁元素转化为F3+和Cr3+(2分)
(2)生成铁铵矾和铬铵矾进行分离(2分)
(3)转入净化后的纯铬铵矾溶液进行结晶(2分)
(4)真空处理或氢还原(2分)
试题分析:(1)电解阳极液中含有Cr2O72-,Cr2O72-具有强氧化性,能把铬铁铁元素转化为F3+和Cr3+而溶解。
(2)根据流程图可知,加入(NH4)2SO4后生成铁铵矾晶体和铬铵矾溶液,因此加入硫酸铵的目的就是生成铁铵矾和铬铵矾进行分离。
(3)“绿色化学”的核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染;反应物的原子全部转化为期望的最终产物,所以结晶后的母液从绿色化学的角度可采用的处理方法是转入净化后的纯铬铵矾溶液进行结晶,提高利用率。
(4)要降低其含氧量,则就应该隔绝空气,所以正确的方法是真空处理或氢还原。
(10分)烧结法制氧化铝生产过程如下:
已知:①铝土矿主要成分为:Al2O3、SiO2、Fe2O3和TiO2。 ②高温烧结时,Al2O3、Fe2O3、TiO2都能发生反应分别生成NaAlO2、Na2Fe2O4和难溶于水的CaTiO3。
请回答下列问题:
(1)Na2Fe2O4遇水便发生水解反应生成Fe(OH)3,写出Na2Fe2O4水解化学反应方程式 ▲ 。
(2)浸出时再加入CaO的目的是 ▲ 。
(3)浸出液中发生的生成Al(OH)3的离子反应方程式 ▲ 。
(4)滤液的主要成分是 ▲ (写化学式);滤液循环使用的优点 ▲ 。(任答一点)
正确答案
(共10分)(1) Na2Fe2O4 + 4H2O ="=" 2NaOH + 2Fe(OH)3↓ (2分)
(2)除去可能溶于水的硅酸盐,提高氧化铝纯度(2分)
(3) AlO2- + CO2 + 2H2O ="=" Al(OH)3↓ + HCO3- (2分)
(4) NaHCO3、Ca(HCO3)2(2分,各1分);减少工业废水排放或节约原料,降低成本(2分)(其它合理答案也给分)
略
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