- 海水水资源的利用
- 共657题
(8分)【化学-化学与技术】
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);△H=-92.44 kJ/mol;其部分工艺流程如下:
(1)合成氨所需要的原料气中,氮气取自 ,氢气来源于 。
(2)对原料气进行净化处理的目的是 。
(3)设备A的名称是 ,设备B的名称是 。
(4)在10~30Mpa时,工业合成氨选择400~500 ℃的温度进行反应,主要原因是 。
(5)据《科学》杂志报道,希腊化学家在常压下将氢气和用氢气稀释的氮气分另通入一个加热到570 ℃的电解池(如图)中,氢和氮在电极上合成了氨,且转化率达到了78%。
则阳极反应为 ,阴极反应为 。
正确答案
⑴空气(1分) 水和碳氢化合物(1分) ⑵防止催化剂中毒(1分)
⑶冷凝器(1分) 循环压缩机(1分)
⑷温度500 ℃是因为温度太高,平衡混合物中氨的含量太低;温度太低,则化学反应速率太小。而且500 ℃,催化剂活性最大。(1分)
⑸H2-2e-=2H+(1分) N2+6e-+6H+=2NH3(1分)
⑴空气的主要成分是氮气,所以合成氨所需要的原料气中,氮气取自空气。而氢气来源于水和碳氢化合物。
⑵原料气中含有杂质,如果不处理会造成催化剂中毒,所以对原料气进行净化处理,是为了防止催化剂中毒。
⑶设备A为冷凝器,设备B为循环压缩机。
⑷选择400~500 ℃的温度,是综合反应速率、反应限度及催化剂活性等考虑。因为温度太高,平衡混合物中氨的含量太低;温度太低,则化学反应速率太小。而且500 ℃,催化剂活性最大。
⑸该装置为电解池,阳极失去电子,所以氢气在阳极通入,阳极反应为H2-2e-=2H+,阴极得到电子,因此氮气在阴极通入,所以阴极反应为N2+6e-+6H+=2NH3。
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
石膏也可用于工业生产二氧化硫,进而生产硫酸。天然石膏的化学式为CaSO4·2H2O。将天然石膏脱水后,第2步化学反应就可制得二氧化硫。
(1)写出第1步反应的化学方程式__________________________________。
(2)在第2步化学反应中,下列原料可以使用的是(用序号填空)__________。写出有关化学反应的方程式_______________________________
①空气 ②氧气 ③硫酸 ④焦炭
(3)在第2步化学反应中,可能会排入空气的气态污染物是________。它(或它们)的主要危害是______________________________
正确答案
(1)CaSO4·2H2O CaSO4+2H2O
(2)④ 2CaSO4+C 2CaO+2SO2↑+CO2↑
(3)二氧化硫和一氧化碳 二氧化硫导致酸雨,一氧化碳使人中毒
在CaSO4→SO2的变化中硫元素被还原,所以要使用还原剂(焦炭)。焦
炭的氧化产物中有可能含有一氧化碳。
[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
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