- 海水水资源的利用
- 共657题
马格尼特法冶炼镁的工艺流程如下图。炉料中除有煅烧白云石和硅铁外,还加入煅烧过的铝土矿,加Al2O3的主要目的是降低渣的熔点,便于液态排渣。
已知白云石的成分为CaCO3·MgCO3,硅铁是指含有55%硅左右的铁[可表示为Si(Fe)],作还原剂,最后得到低品位的硅铁[可表示为Fe(Si)],简易流程图如下
试回答下列问题
(1)反应①,白云石煅烧得CaO·MgO的化学方程式为: 。
(2)反应②,还原炉中发生反应生成镁和炉渣的化学方程式为: 。
(3)该成分的沪渣是一种工业生产的重要原料,可作为生产 原料。
(4)马格尼特法冶炼镁,一台4500千瓦的炉子可日产约7.2吨镁,一天至少约消耗含硅60%的硅铁 吨。
正确答案
(1)CaCO3·MgCO3CaO·MgO+2CO2↑
(2)2(CaO·MgO)+Si(Fe)+0.3Al2O3 2Mg+2CaO·SiO2·0.3Al2O3+Fe(Si)
[或:2(CaO·MgO)+Si+0.3Al2O3 2Mg+2CaO·SiO2·0.3Al2O3]
(3)水泥 (4)8.4t
本题考查工艺流程中镁的冶炼。(2)由题中所述和流程中的信息,还原炉中为白云石煅烧产物与硅铁、铝土矿发生氧化还原反应,生成炉渣、镁以及低品位的硅铁,方程式为:2(CaO·MgO)+Si(Fe)+0.3Al2O3 2Mg+2CaO·SiO2·0.3Al2O3+Fe(Si);(3)该炉渣主要成分为硅酸盐,可以用来生成水泥等硅酸盐产品;(4)由关系:
2Mg~Si
48 28
7.2 x
X=4.2t
进矿渣的硅为4.2t。
设原有硅0.6x,进入低品硅铁中有硅0.6x-4.2
反应后,低品位硅铁变成了:x-4.2,可得: =0.2,x=8.4t。
(12分)硫酸铜、硝酸铁都是重要的化工原料。
(1)以下是某工厂用含铁的废铜为原料生产胆巩(CuSO4·5H2O)的生产流程示意图:
胆矾和石膏在不同温度下的溶解度(∥100g水)见下表。
请回答下列问题:
①红褐色滤渣的主要成分是
②写出浸出过程中生成硫酸铜的化学方程式 ;
③操作I的温度应该控制在 左右;
④从溶液中分离出硫酸铜晶体的操作Ⅱ应为:将热溶液 、 、洗涤、干燥。
(2)某兴趣小组在实验室用铁粉和稀硝酸及右图装置制取Fe(NO3)3(固定所用
仪器和加热装置未画出)。
①为保证原料的充分利用,并加快反应速率,往往将加热温度控制在100℃以内。该实验中对圆底烧瓶加热的最佳方式是 加热;
②请在图中虚线框内画出尾气吸收装置(提示:碱液可快速、充分吸收产生的氮氧化物气体)。
正确答案
(1)①Fe(OH)3 …………2分
②3Cu+2HNO3+3H2SO4=3CuSO4+2NO↑+4H2O …………2分
③100°C …………2分
④冷却结晶、过滤 …………2分
(2)①水浴 …………2分
(其他合理答案也得分)
…………2分
略
工业上冶炼钛主要以钛铁矿、金红石(含TiO2大于96%)等为原料生产。
(1)由金红石为原料采用亨特(Hunter)法生产钛的流程如下:
①沸腾氯化炉中反应的化学方程式为:
②已知:Ti(s) +2Cl2(g) = TiCl4(l) △H = -804.2kJ/mol;
2Na(s) +Cl2(g) =" 2NaCl(s) " △H = -882.0kJ/mol
Na(s) =" Na(l) " △H ="2.6" kJ/mol
请写出用液态钠与四氯化钛置换出钛的热化学方程式
③海绵钛破碎后用0.5%~1.5%的盐酸洗涤,再用蒸馏水洗涤至中性,用盐酸洗涤的目的是 。
(2)科学家从电解冶炼铝的工艺得到启发,找出了冶炼钛的新工艺。试回答下列有关问题。
①TiO2直接电解法(剑桥法)生产钛是一种较先进的方法,电解质为熔融的氯化钙,原理如图所示,在阴极,被还原的Ca进一步还原TiO2获得钛,则在阴极所发生的反应为: 。
②SOM技术是一种绿色环保先进技术,阳极用金属陶瓷,并用固体氧离子隔膜将两极产物隔开,只允许氧离子通过,在电解过程中阳极通入某种还原性气体,可防止CO、CO2污染物产生,通入的气体若是H2,则阳极电解反应式为 。
正确答案
(共10分)
(1)①TiO2+2Cl2+2C=TiCl4 +2CO
②TiCl4(l) +4Na(l) =" Ti(s)" +4NaCl(s) △H = -970.2kJ/mol
③除去其中的过量的钠并溶解氯化钠及钛的氯化物
(2)①2Ca2++4e +TiO2 =" 2CaO" +Ti ②H2+O2--2e-=H2O
略
)【化学—选修化学与技术】
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).
试题分析:(1)根据转化图可知,A应该是SO2,D是氧化钙,E和F是CO2和水,所以焦炭在高温下和石膏反应的方程式应该是2。
(2)石膏和碳酸铵反应生成碳酸钙和硫酸铵,则反应的化学方程式是。
(3)根据表中数据可知,在常压下,SO2的转化率已经很高,增大压强,对设备的越高,生产成本上升,所以采用的压强是常压。又因为催化剂的催化能力需要在一定温度下,所以实际采用的生产条件是常压、400—500℃、催化剂的条件下。
(4)碳酸盐能和盐酸反应产生气泡,据此可以检验碳酸盐,即检验滤液H中含有CO的方法是取少许滤液滴加到盐酸中产生气泡。
(5)氯化钙晶体是不能导电的,b不正确。溶于水显然不是选择的理由,所以答案选ad。
点评:该题是高考中的常见题型,属于中等难度的试题。试题综合性强,贴近高考,侧重对学生能力的培养和解题方法的指导,有助于培养学生逻辑推理能力,提高学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力。
(10分)下图是工业生产硝酸的流程。
合成塔中内置铁触媒,氧化炉中内置Pt-Rh合金网。请回答下列问题:
⑴ 1909年化学家哈伯在实验室首次合成了氨。2007年化学家格哈德·埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程,示意如下:
、
、
分别表示N2、H2、NH3。图⑤表示生成的NH3离开催化剂表面,图②和图③的含义分别是 。
⑵ 合成氨反应的化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g),写出该反应的化学平衡常数表达式K=
。在一定温度和压强下,将H2和N2按3∶1(体积比)混合后进入合成塔,反应达到平衡时,平衡混合气中NH3的体积分数为15%,此时H2的转化率为 。
⑶ 已知:4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H=-1266.8 kJ/mol
N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180.5 kJ/mol
氨催化氧化的热化学方程式为 。
⑷ 吸收塔中通入空气的目的是 。
正确答案
⑴ 图②表示N2、H2被吸附在催化剂表面,图③表示在催化剂表面,N2、H2中化学键断裂
⑵ K= 26%
⑶ 4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) △H=-905.8kJ/mol
⑷ 使NO循环利用,全部转化成HNO3
本题以工业生产HNO3的背景,考查化学基础知识,涉及化学平衡常数,转化率的计算,盖斯定律应用等,属中档题。(2)设N2、H2的物质的量分为a,3a mol,N2的转化率为x。
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
起始 a 3a 0
平衡 a-x 3a-3x 2x
转化 x 3x 2x
NH3%==15%,H2的转化率为:
。
(3)总反应可由①+②×2求得,H将正负号一并带入计算。
(4)工业生产HNO3为循环反应,为不使N元素损失,故可再通入O2将其反应。
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