第一讲工艺流程模板.docx
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化学工艺步骤 (1)解题思绪 无机工艺步骤题考虑问题关键有以下几方面:一是选择将原料转化为产品生产原理;二是除杂并分离提纯产品;三是提升产量和产率;四是降低污染,注意环境保护,发展“绿色化学”;五是考虑原料起源丰富和经济成本;六是生产设备简单,生产工艺简便等。命题者围绕以上几方面设问,我们解题思绪是: ①从生产目标(标)出发,读懂框图(步骤)。解答时要看框内,看框外,里外结合;边分析,边思索,易处着手;先局部,后全盘,逐步深入。 ②分析步骤中每一步骤,从多个方面了解步骤:A.反应物是什么,B.发生了什么反应,C.该反应造成了什么后果,对制造产品有什么作用。抓住一个关键点:一切反应或操作全部是为了取得产品。 ③从问题中获取信息,帮助解题,了解步骤后着手答题。对反应条件分析可从以下多个方面着手:对反应速率有何影响、对平衡转化率有何影响、对综合生产效益有何影响(如能够从原料成本,原料起源是否广泛、是否可再生,能源成本,对设备要求,环境保护等方面考虑)。 (2)知识贮备 ①熟练掌握元素化合物性质 首先抓住物质类别通性和具体物质特征.其次分析物质所含元素化合价可变性(即物质氧化性和还原性)】,判定哪些物质之间能发生反应,生成物是什么。 ②控制反应条件方法 蒸发、反应时气体气氛;控制溶液酸碱度使一些金属离子形成氢氧化物沉淀(大部分利用水解原理)。如Mg2+、Fe3+、Al3+混合物分离,通常采取调整溶液pH除去杂质达成提纯目标。在这过程中要选择适宜试剂.不要引入新杂质。 ③熟练掌握分离、提纯试验技能,如溶解、过滤、蒸馏、结晶、重结晶等,明确结晶多个方法。 工业生产中。往往是从多个溶质或一个溶质溶液中提取目标固体产物。需要用到结晶工艺。当溶液是单一溶质时:最终所得晶体不带结晶水(如NaCl、KNO3);蒸发浓缩(至有晶膜出现)、冷却结晶、过滤.最终所得晶体带结晶水(如CuSO4·5H2O、摩尔盐)。当溶液中有两种或以上溶质时。经浓缩蒸发,其中溶解度最小、受温度影响最大溶质。被趁热过滤成滤渣.而滤液中溶解度最小溶质是饱和溶液。然后冷却结晶。过滤,得另一溶质(溶解度最大、受温度影响最大溶质)。 ④熟练掌握中学化学中关键化工生产原理和化工生产中部分常见名词 浸出:固体加入水或酸溶解得到离子。 浸出率:加酸使矿石溶解后。离子在溶液中含量多少。 酸浸:是指在酸溶液中反应使可溶金属离子进入溶液。不溶物经过过滤除去。 水浸:和水接触反应或溶解,也可能离子发生了水解反应。 水洗:通常是为了除去水溶性杂质。 酸洗:通常指清洁金属表面一个方法。是电镀、搪瓷、轧制等工艺前处理或中间处理步骤。立即制件浸入硫酸等酸水溶液.以除去金属表面氧化物等薄膜。 (2)试验条件控制和目标 ①调整溶液pH值:使一些离子转变为沉淀而达成分离目标,抑制一些离子水解,预防一些离子氧化等。在题目中常以表格形式给出信息。 ②控制体系温度 a.控制低温:预防物质分解,如NaHCO3、NH4HCO3、H2O2、HNO3(浓)等;预防物质挥发,如盐酸、醋酸等;抑制物质水解,如冰水洗涤,以预防洗涤过程中溶解损耗;增大气体反应物溶解度,使其被充足吸收。 b.采取加热:加速某固体溶解,加紧反应速率;降低气体生成物溶解并使其逸出;使平衡向需要方向移动;趁热过滤,预防某物质降温时因析出而损耗或带入新杂质。 c.控制范围:确保催化剂催化效果,兼顾速率和转化率,追求愈加好经济效益,预防副反应发生等。 (3)物质分离或提纯常见化学方法 ①溶解法:利用特殊溶剂把杂质溶解而除去,如Fe(Al)可用过量NaOH溶液而除去Al,CO2(HCl、H2O)先经过饱和食盐水,再经过浓H2SO4。 ②沉淀法:a.加适宜沉淀剂(要使杂质离子充足沉淀,加入沉淀剂必需过量,且在后续步骤中易除去)。b.调整溶液酸碱性。 ③洗涤法:a.水洗,b.冰水洗,c.有机溶剂洗,其目标是:洗去目标物表面杂质离子;降低目标物溶解损耗或增大有机杂质溶解量;预防目标物形成结晶水合物;使晶体快速干燥。 (4)可循环物质判定 ①步骤图中回头箭头物质 ②生产步骤中后面新生成或新分离物质(不要忽略结晶后母液),可能是前面某一步反应相关物质。 ⑤熟练掌握化学计算方法技巧,如守恒法、关系式法、差量法等。 1.某同学采取硫铁矿焙烧取硫后烧渣(关键成份为Fe2O3、SiO2、Al2O3,不考虑其它杂质)制取七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O),设计了以下步骤: NaOH溶液 控制pH 试剂X 足量酸 烧渣 固体1 溶液2 固体2 FeSO4·7H2O 溶液1 下列说法不正确是( ) A.溶解烧渣选择足量硫酸,试剂X选择铁粉 B.固体1中一定含有SiO2,控制pH是为了使Al3+转化为Al(OH)3,进入固体2 C.从溶液2得到FeSO4·7H2O产品过程中,须控制条件预防其氧化和分解 D.若改变方案,在溶液1中直接加NaOH至过量,得到沉淀用硫酸溶解,其溶液经结晶分离也可得到FeSO4·7H2O 2.废旧印刷电路板是一个电子废弃物,其中铜含量达成矿石中几十倍。湿法技术是将粉碎印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾,步骤简图以下: 回复下列问题: (1)反应Ⅰ是将Cu转化为Cu(NH3 )42+,反应中H2O2 作用是 。写出操作①名称: 。 (2)反应II是铜氨溶液中Cu(NH3 )42+和有机物RH反应,写出该反应离子方程式: ______________________________________ 。操作②用到关键仪器名称为 ,其目标是(填序号) 。 a.富集铜元素 b.使铜元素和水溶液中物质分离 c.增加Cu2+在水中溶解度 (3)反应Ⅲ是有机溶液中CuR2和稀硫酸反应生成CuSO4和 。若操作③使用右图装置,图中存在错误是 。 (4)操作④以石墨作电极电解CuSO4 溶液。阴极析出铜,阳极产物是 。操作⑤由硫酸铜溶液制胆矾关键步骤是 。 (5)步骤中有三次实现了试剂循环使用,已用虚线标出两处,第三处试剂是 ______ 。循环使用NH4Cl在反应Ⅰ中关键作用是 ________________ 。 3.为了保护环境,充足利用资源,某研究小组经过以下简化步骤,将工业制硫酸硫铁矿烧渣(铁关键以Fe2O3存在)转变成关键化工原料FeSO4(反应条件略)。 活化硫铁矿还原Fe3+关键反应为:FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4,不考虑其它反应。请回复下列问题: (1)第Ⅰ步H2SO4和Fe2O3反应离子方程式是 。 (2)检验第Ⅱ步中Fe3+是否完全还原,应选择 (填字母编号)。 A.KMnO4溶液 B.K3[Fe(CN)6]溶液 C.KSCN溶液 (3)第Ⅲ步加FeCO3调溶液pH到5.8左右,然后在第Ⅳ步通入空气使溶液pH降到5.2,此时Fe2+不沉淀,滤液中铝、硅杂质除尽。通入空气引发溶液pH降低原因是 。 (4)FeSO4可转化为FeCO3,FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。 已知25℃,101kPa时:4Fe(s) + 3O2 (g) =2Fe2O3(s) =-1648kJ/mol C(s)+O2(g)=CO2(g) =-393kJ/mol 2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)=2FeCO3(s) =-1480kJ/mol FeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3热化学方程式是 。 (5)FeSO4在一定条件下可制得FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池,电池放电时总反应为4Li+ FeS2= Fe +2Li2S,正极反应式是 。 (6)假如烧渣中铁全部视为Fe2O3,其含量为50%。将a kg质量分数为b%硫酸加入到c kg烧渣中浸取,铁浸取率为96%,其它杂质浸出消耗硫酸和调pH后溶液呈微酸性所残留硫酸忽略不计。按上述步骤,第Ⅲ步应加入FeCO3 kg。 4.毒重石关键成份BaCO3(含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质),试验室利用毒重石制备BaCl2·2H2O步骤以下: (1)毒重石用盐酸浸取前需充足研磨,目标是 。试验室用37%盐酸配置15%盐酸,除量筒外还需使用下列仪器中 。 a.烧杯 b.容量瓶 c.玻璃棒 d.滴定管 (2) Ca2+ Mg2+ Fe3+ 开始沉淀时pH 11.9 9.1 1.9 完全沉淀时pH 13.9 11.1 3.2 加入NH3·H2O调整pH=8可除去 (填离子符号),滤渣Ⅱ中含 (填化学式)。加入H2C2O4时应避免过量,原因是 。 已知:Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7,Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9 (3)利用简练酸碱滴定法可测定Ba2+含量,试验分两步进行。 已知:2CrO42—+2H+=Cr2O72—+H20 Ba2++CrO42—=BaCrO4↓ 步骤Ⅰ 移取xml一定浓度Na2CrO4溶液和锥形瓶中,加入酸碱指示剂,用b mol·L-1盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸体积为V0mL。 步骤Ⅱ:移取y mLBaCl2溶液于锥形瓶中,加入x mL和步骤Ⅰ 相同浓度Na2CrO4溶液,待Ba2+完全沉淀后,再加入酸碱指示剂,用b mol·L-1盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸体积为V1mL。 滴加盐酸标准液时应用酸式滴定管,“0”刻度在滴定管 (填“上方”或“下方”)。BaCl2溶液浓度为 mol·L-1,若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少许待测液溅出,Ba2+浓度测量值将 (填“偏大”或“偏小”)。 5.无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。 (1)氯化铝在水中形成含有净水作用氢氧化铝胶体,其反应离子方程式为 。 (2)工业上用铝土矿(关键成份为Al2O3,含有Fe2O3、SiO2等杂质)制取无水氯化铝一个工艺步骤示意以下: 已知:NaBH4(s) Na2SiO3(s) 物质 SiCl4 AlCl3 FeCl3 FeCl2 沸点/℃ 57.6 180(升华) 300(升华) 1023 ①步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多,其作用是 (只要求写出一个)。 ②步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气,则反应生成相对原子质量比硅大单质是 。 ③已知: Al2O3(s)+3C(s)=2Al(s)+3CO(g) ΔH1=+1344.1kJ ·mol-1 2AlCl3(g)=2Al(s)+3Cl2(g) ΔH2=+1169.2kJ ·mol-1 由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3热化学方程式为 。 ④步骤Ⅲ经冷却至室温后,气体用足量NaOH冷溶液吸收,生成盐关键有3种,其化学式分别为 ________。 ⑤结合步骤及相关数据分析,步骤Ⅴ中加入铝粉目标是 。 6.硼氢化钠(NaBH4)在化工等领域含相关键应用价值,某研究小组采取偏硼酸钠NaBO2为关键原料制备NaBH4,其步骤以下: ② NaBO2(s) SiO2(s)Na(s) H2(g) NaBH4(s) Na2SiO3(s) Na2SiO3(s) 溶液 异丙酸(l) NaBH4(s) 循环使用 ① ③ 已知:NaBH4常温下能和水反应,可溶于异丙酸(沸点:13℃)。 (1)在第①步反应加料之前,需要将反应器加热至100℃以上并通入氩气,该操作目标是_____,原料中金属钠通常保留在____中,试验室取用少许金属钠需要用到试验用含有_____,_____,玻璃片和小刀等。 (2)请配平第①步反应化学方程式: □NaBO2+□SiO2+□Na+□H2==□NaBH4+□Na2SiO3 (3)第②步分离采取方法是______;第③步分离(NaBH4)并回收溶剂,采取方法是______。 (4)NaBH4(s)和水(l)反应生成NaBO2(s)和氢气(g),在25℃,101KPa下,已知每消耗3.8克NaBH4(s)放热21.6KJ,该反应热化学方程式是_______。 7.七铝十二钙(12CaO·7Al2O3)是新型超导材料和发光材料,用白云石(关键含CaCO3和MgCO3)和废Al片制备七铝十二钙工艺以下: (1)煅粉关键含MgO和 ,用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后,镁化合物几乎不溶, 若溶液I中c(Mg2+)小于5×10-6mol·L-1,则溶液pH大于 (Mg(OH)2Ksp=5×10-12);该工艺中不能用(NH4)2SO4替换NH4NO3,原因是 。 (2)滤液I中阴离子有 (忽略杂质成份影响);若滤液I中仅通入CO2,会生成 ,从而造成CaCO3产率降低。 (3)用NaOH溶液可除去废Al片表面氧化膜,反应离子方程式为 。 (4)电解制备Al(OH)3时,电极分别为Al片和石墨,电解总反应方程式为 。 (5)一个可超快充电新型铝电池,充放电时AlCl4—和Al2Cl7—两种离子在Al电极上相互转化,其它离子不参与电极反应,放电时负极Al电极反应式为 。 8.以磷石膏(只要成份CaSO4,杂质SiO2、Al2O3等)为原料可制备轻质CaCO3。 (1)匀速向浆料中通入CO2,浆料清液pH和c(SO42-)随时间改变见由右图。清液pH>11时CaSO4转化离子方程式_____________;能提升其转化速率方法有____(填序号) A.搅拌浆料 B.加热浆料至100℃ C.增大氨水浓度 D. 减小CO2通入速率 (2)当清液pH靠近6.5时,过滤并洗涤固体。滤液中物质量浓度最大两种阴离子为______和________(填化学式);检验洗涤是否完全方法是_________。 (3)在敞口容器中,用NH4Cl溶液浸取高温煅烧固体,伴随浸取液温度上升,溶液中c(Ca2+)增大原因___________。 1.D 2.【答案】(1)作氧化剂 过滤 (2)Cu(NH3 )42++2RH=2NH4++2NH3+CuR2 分液漏斗 a b (3)RH 分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁 液体过多 (4)O2 H2SO4 加热浓缩 冷却结晶 过滤 (5)H2SO4 预防因为溶液中c(OH-)过高,生成Cu(OH)2沉淀 【解析】(1)反应Ⅰ是将Cu转化为Cu(NH3 )42+,Cu被氧化,则反应中H2O2 作用是作氧化剂;操作①是把滤渣和液体分离,所以该操作为过滤; (2)依据步骤图可知,Cu(NH3 )42+和有机物RH反应生成CuR2和氨气、氯化铵,所以该反应离子方程式是Cu(NH3 )42++2RH=2NH4++2NH3+CuR2 ;操作②是把水层和有机层分离,所以为分液操作,需要关键仪器为分液漏斗;Cu元素富集在有机层,所以该操作目标是富集Cu元素,使铜元素和水溶液中物质分离,答案选ab; (3)CuR2中R元素为-1价,所以反应Ⅲ是有机溶液中CuR2和稀硫酸反应生成CuSO4和RH;操作③使用过滤操作中分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁,且分液漏斗内液体太多; (4)以石墨作电极电解CuSO4 溶液。阴极析出铜,则阳极为阴离子氢氧根放电,生成氧气,造成氢离子浓度增大,所以阳极产物有O2 、H2SO4;由溶液得到晶体操作步骤通常为加热浓缩 冷却结晶 过滤; (5)操作④中得到硫酸可用在反应III中,所以第三种循环试剂为H2SO4 ;氯化铵溶液为酸性,可降低溶液中氢氧根离子浓度,预防因为溶液中c(OH-)过高,生成Cu(OH)2沉淀。 3.【答案】 (1)Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O (2)C (3)Fe2+被氧化为Fe3+,Fe3+水解产生H+。 (4)4FeCO3(s)+O2(g) =2Fe2O3(s)+ 4CO2(g) =-260kJ/mol。 (5)FeS2+4e-= Fe +2S2- (6)-kg。 【解析】(1)Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O (2)若Fe3+没有完全还原,则能够用KSCN检验。 (3)部分Fe2+被氧化为Fe3+。 (4)依据盖斯定律可得:4FeCO3(s)+O2(g) =2Fe2O3(s)+ 4CO2(g) =-260kJ/mol。 (5)正极得电子,化合价降低,可得正极方程式:FeS2+4e- = Fe +2S2- (6)因为最终得到FeSO4,依据元素守恒,n(Fe)=n(S),Fe来自于Fe2O3、FeS2、FeCO3;S来自于FeS2、H2SO4则有: ( ×2 + ×2×)×96% + = + ×2××2 ×96% 则得答案:-kg。 4.【答案】(1)增大接触面积从而使反应速率加紧;ac (2)Fe3+;Mg(OH)2、Ca(OH)2;H2C2O4过量会造成生成BaC2O4沉淀,产品产量降低。 (3)上方;(V0b—V1b)/y;偏小。 5.【答案】(15分)(1)Al3++3H2OAl(OH)3+3H+ (2)①预防后续步骤生成AlCl3水解或增大反应物接触面积,加紧反应速率。 ②Fe或铁 ;③Al2O3(s)+3C(s)+2Cl2(g)=2AlCl3(g)+3CO(g) ΔH=+174.9kJ/mol; ④NaCl、NaClO、NaClO3 ;⑤除去FeCl3,提升AlCl3纯度。 【解析】(1)氯化铝是强酸弱碱盐,在溶液中Al3+发生水解反应产生氢氧化铝胶体,其反应离子方程式为Al3++3H2OAl(OH)3+3H+;(2)①步骤Ⅰ中焙烧使固体中水分挥发,造成气孔数目增多,其作用是能够预防后续步骤生成AlCl3水解。同时因为增大反应物接触面积,使反应速率加紧。②依据物质中含有元素组成可知:若在步骤Ⅱ中不通入氯气和氧气,则反应生成相对原子质量比硅大单质是铁。③第一个式子减去第二个式子,整理可得:Al2O3(s)+3C(s)+2Cl2(g)=2AlCl3(g)+3CO(g) ΔH=+174.9kJ/mol;④步骤Ⅲ经冷却至室温后,气体用足量NaOH冷溶液吸收,生成盐关键有3种,Cl2和浓 NaOH溶液发生反应产生NaCl、NaClO3和水,伴随反应进行,溶液变稀。这时Cl2和稀NaOH溶液发生反应,形成NaCl、NaClO。所以得到三种盐化学式分别为NaCl、NaClO、NaClO3 。⑤因为Al活动性比Fe强,在步骤Ⅴ中加入铝粉,就能够将铁置换出来,达成除去除去FeCl3,提升AlCl3纯度目标。 6.【答案】(1)除去反应器中水蒸气和空气,煤油,镊子、滤纸(2)系数为:1、2、4、2;(3)过滤,蒸馏(4)NaBH4(s)+H2O(l) = NaBO2(s)+H2(g) △H=-216KJ/mol; 【解析】(1)因为NaBH4常温下能和水反应,且Na比较活泼,加热到100度以上,充入氩气,是除去反 应器中水蒸气和空气,避免影响反应;少许金属钠保留在煤油里;取用钠时,用镊子夹取,滤纸吸 干表面煤油;(2)依据氧化还原反应原理,得失电子总相同,能够配平此反应为:NaBO2+2SiO2+4Na+2H2==NaBH4+2Na2SiO3;(3)从步骤图中能够看出第②步分离是固体和液体混合物,所以选择过滤方法;第③步分离(NaBH4)并回收溶剂,只能先将溶剂蒸发再冷凝回收,即蒸馏方法分离;(4)依据物质量计算,n(NaBH4)=0.1mol,故热方程式为:NaBH4(s)+H2O(l) = NaBO2(s)+H2(g) △H=-216KJ/mol; 7.【答案】(1)CaO;11;加入(NH4)2SO4会生成CaSO4微溶物,在过滤时会被除去,造成生成CaCO3降低。(2)NO3—、OH—;Ca(HCO3)2 (3)2OH—+Al2O3=2AlO2—+H2O(4)2Al+6H20 2Al(OH)3↓+3H2↑ (5) Al-3e-+7 AlCl4—=4 Al2Cl7— 【解析】(1)煅烧时CaCO3会发生分解生成CaO和CO2;煅烧MgCO3分解生成MgO和CO2;故煅粉关键含MgO和CaO;Ksp= c(Mg2+)∙c2(OH—),5×10-12=5×10-6 ×c2(OH—),得c(OH—)= 10-3mol·L-1, pH=11。因为溶液I中c(Mg2+)小于5×10-6mol·L-1,所以溶液pH大于11;不能用(NH4)2SO4替换NH4NO3原因是加入(NH4)2SO4会生成CaSO4微溶物,在过滤时会被除去,从而造成生成CaCO3降低。(2)从步骤中看出NO3—没有被除去,故滤液I中阴离子有NO3—,CaO溶于水生成Ca(OH)2,故溶液中还有OH—;若滤液I中仅通入CO2,过量CO2会和CaCO3生成Ca(HCO3)2 从而造成CaCO3产率降低。(3)Al表面氧化膜成份是Al2O3,该物质是两性氧化物,NaOH能够和之发生反应。NaOH溶液和Al2O3反应离子方程式为:2OH—+Al2O3=2AlO2—+H2O;(4)电解制备Al(OH)3时,电极分别为Al片和石墨,Al作阳极,石墨作阴极。Al在阳极放电,溶液中H+在阴极放电,破坏了水电离平衡,使溶液中OH—浓度增大,和产生Al3+结合生成Al(OH)3,总反应方程式为:2Al+6H2O 2Al(OH)3↓+3H2↑。(5)依据题意,充电和放电时AlCl4—和Al2Cl7—两种离子在Al电极上相互转化,放电时负极Al失去电子变为Al3+,和溶液中AlCl4—结合,发生反应产生Al2Cl7—电极反应式为:Al-3e-+7 AlCl4—=4 Al2Cl7—。 8.【答案】(1)CaSO4+2NH3·H2O+CO2=CaCO3+2NH4+或CaSO4+CO32-=CaCO3+SO42-,AC;(2)SO42-、HCO3-,取少许最终一次洗涤过滤液于试管中,向其中滴加盐酸酸化BaCl2溶液,若不产生白色沉淀,则表明已洗涤完全;(3)浸取液温度上升,溶液中c(H+)增大,促进固体中Ca2+浸出。 1、某厂生产硼砂过程中产生固体废料,关键含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等,回收其中镁工艺步骤以下: 沉淀物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mg(OH)2 pH 3.2 5.2 12.4 部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液pH见上表,请回复下列问题: (1)“浸出”步骤中,为提升镁浸出率,可采取方法有_________(要求写出两条)。 (2)滤渣Ⅰ关键成份有____________________________。 (3)从滤液Ⅱ中可回收利用关键物质有________________________。 (4)Mg(ClO3)2在农业上可用作脱叶剂、催熟剂,可采取复分解反应制备:MgCl2+2NaClO3=Mg(ClO3)2+2NaCl 已知四种化合物溶解度(S)随温度(T)改变曲线以下图所表示: ①将反应物按化学反应方程式计量数比混合制备Mg(ClO3)2。简述可制备Mg(ClO3)2原因:_______________________________________________________________ ②按①中条件进行制备试验。在冷却降温析出Mg(ClO3)2过程中,常伴有NaCl析出,原因____________________________。除去产品中该杂质方法是:_______________ 2、以水氯镁石(关键成份为MgCl2·6H2O)为原料生产碱式碳酸镁关键步骤以下: (1)预氨化过程中有Mg(OH)2沉淀生成,已知常温下Mg(OH)2Ksp=1.8×10-11 mol3·L-3,若溶液中c(OH-)=3.0×10-6mol·L-1,则溶液中c(Mg2+)=________________。 (2)上述步骤中滤液浓缩结晶,所得关键固体物质化学式为________。 (3)高温煅烧碱式碳酸镁得到MgO。取碱式碳酸镁4.66 g,高温煅烧至恒重,得到固体2.00 g和标准情况下CO2 0.896 L,经过计算确定碱式碳酸镁化学式。 (4)若热水解不完全,所得碱式碳酸镁中将混有MgCO3,则产品中镁质量分数________(填“升高”、“降低”或“不变”)。 经典题Ⅲ (·上海,27)工业生产纯碱工艺步骤示意图以下: 完成下列填空: (1)粗盐水加入沉淀剂A、B除杂质(沉淀剂A起源于石灰窑厂),写出A、B化学式: A____________________,B____________________。 (2)试验室提纯粗盐试验操作依次为: 取样、________、沉淀、________、__________、泠却结晶、________、烘干。 (3)工业生产纯碱工艺步骤中,碳酸化时产生现象是________________。碳酸化时没有析出碳酸钠晶体。其原因是____________________________________ (4)碳酸化后过滤,滤液D最关键成份是________(填写化学式),检验这一成份阴离子具体方法是:_____________________________________________________ (5)氯碱法步骤中氨是循环使用,为此,滤液D加入石灰水产生氨。加石灰水后所发生反应离子方程式为__________________________________________ 滤液D加石灰水前先要加热,原因是_____________________________________ (6)产品纯碱中含有碳酸氢钠。假如用加热分解方法测定纯碱中碳酸氢钠质量分数,纯碱中碳酸氢钠质量分数可表示为 ___________________________________________________________________ 3、四川攀枝花蕴藏丰富钒、钛、铁资源。用钛铁矿渣(关键成份为TiO2、FeO、Fe2O3、Ti最高化合价为+4)作原料,生产白色颜料二氧化钛关键步骤以下: 请回复下列问题: (1)硫酸和二氧化钛反应化学方程式是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)向滤液Ⅰ中加入铁粉,发生反应离子方程式为 ________________________、______________________。 (3)在实际生产过程中,向沸水中加入滤液Ⅲ,使混合液pH达0.5,钛盐开始水解。水解过程中不停通入高温水蒸气,维持溶液沸腾一段时间,钛盐充足水解析出水合二氧化钛沉淀。请用所学化学平衡原理分析通入高温水蒸气作用: ________________________________________________________________________。 过滤分离出水合二氧化钛沉淀后,将滤液返回关键目标是充足利用滤液中钛盐、______、______、______(填化学式),降低废物排放。 (4)A可用于生产红色颜料(Fe2O3),其方法是:556a kg A(摩尔质量为278 g·mol-1)溶于水中,加入适量氢氧化钠溶液恰好完全反应,鼓入足量空气搅拌,产生红褐色胶体;再向红褐色胶体中加入3 336b kg A和112c kg铁粉,鼓入足量空气搅拌,反应完成后,有大量Fe2O3附着在胶体粒子上以沉淀形式析出;过滤后,沉淀经高温灼烧得红色颜料。若所得滤液中溶质只有硫酸钠和硫酸铁,则理论上可生产红色颜料____________________ kg。 4、直接排放煤燃烧产生烟气会引发严重环境问题,将烟气经过装有石灰石浆液脱硫装置能够除去其中二氧化硫,最终生成硫酸钙。硫酸钙可在右图所表示循环燃烧装置燃料反应器中和甲烷反应,气体产物分离出水后得到几乎不含杂质二氧化碳,从而有利于二氧化碳回收利用,达成降低碳排放目标。 请回复下列问题: (1)煤燃烧产生烟气直接排放到空气中,引发关键环境问题有 。(填写字母编号) A.温室效应 B.酸雨 C.粉尘污染 D.水体富营养化 (2)在烟气脱硫过程中,所用石灰石浆液在进入脱硫装置前,需通一段时间二氧化碳以增加其脱硫效率;脱硫时控制浆液pH值,此时浆液含有亚硫酸氢钙能够被氧气快速氧化生成硫酸钙。 ①二氧化碳和石灰石浆液反应得到产物为 。 ②亚硫酸氢钙被足量氧气氧化生成硫酸钙化学方程式为 。 (3)已知1mol CH4在燃料反应器中完全反应生成气态水时吸收 160.1kJ,1mol CH4在氧气中完全燃烧生成气态水时放热802.3kJ。写出空气反应器中发生热化学方程式 5、硫酸锌可作为食品锌强化剂原料。工业上常见菱锌矿生产硫酸锌,菱锌矿关键成份是ZnCO3,并含少许Fe2O3、FeCO3、MgO、CaO等,生产工艺步骤示意以下: (1)将菱锌矿研磨成粉目标是___________________________________ (2)完成“氧化除铁”步骤中反应离子方程式: ( )Fe(OH)2+( )________+( )______===( )Fe(OH)3+( )Cl- (3)针铁矿(Coethite)是以德国诗人歌德(Coethe)名字命名,组成元素是Fe、O和H,化学式量为89,化学式是________。 (4)依据下表数据,调整“滤液2”pH时,理论上可选择最大区间为___。 Mg(OH)2 Zn(OH)2 MgCO3 CaCO3 开始沉淀pH 10.4 6.4 — — 沉淀完全pH 12.4 8.0 — — 开始溶解pH — 10.5 — — Ksp mol3·L-3 5.6×10-12 — 6.8×10-10 2.8×10-9 (5)工业上从“滤液3”制取MgO过程中,适宜反应物是________(选填序号)。 a.大理石粉 b.石灰粉 c.纯碱溶液 d.烧碱溶液 (6)“滤液4”以后操作依次为_________、___________、过滤、洗涤、干燥。 (7)分析图中数据,菱锌矿粉中ZnCO3质量分数不低于________________。 经典题Ⅰ、(·江苏)某厂生产硼砂过程中产生固体废料,关键含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等,回收其中镁工艺步骤以下: 沉淀物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mg(OH)2 pH 3.2 5.2 12.4 部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液pH见上表,请回复下列问题: (1)“浸出”步骤中,为提升镁浸出率,可采取方法有_________(要求写出两条)。 (2)滤渣Ⅰ关键成份有____________________________。 (3)从滤液Ⅱ中可回收利用关键物质有________________________。 (4)Mg(ClO3)2在农业上可用作脱叶剂、催熟剂,可采取复分解反应制备:MgCl2+2NaClO3=Mg(ClO3)2+2NaCl 已知四种化合物溶解度(S)随温度(T)改变曲线以下图所表示: ①将反应物按化学反应方程式计量数比混合制备Mg(ClO3)2。简述可制备Mg(ClO3)2原因:_______________________________________________________________ ②按①中条件进行制备试验。在冷却降温析出Mg(ClO3)2过程中,常伴有NaCl析出,原因____________________________。除去产品中该杂质方法是:_______________ 【解析】本题以硼砂生产过程中产生固体废料为原料设置工艺步骤图,回收金属镁,该题实质上是除杂提纯工艺步骤题,关键考查学生对常见金属及其化合物关键性质,离子反应实质应用基础知识处理化学问题能力和对图表观察、分析能力。 (1)固体废料中多个镁盐均难溶于水(其中MgCO3微溶),可溶于稀H2SO4并和之反应,生成气体CO2、Mg2+、Fe3+、Al3+、SO42-、H2O、难溶H2Si03(或H4Si04)和微溶CaSO4为使Mg2+充足浸出,可合适提升反应温度、加过量稀H2SO4延长浸出时间等方法。 (2)由题给表格信息可知,调整pH=5.5时。Fe3+、Al3+全部分别完成转化为Fe(OH)3沉淀、AI(OH)3沉淀,而Mg2+却未被完全沉淀或转化;(3)加NaOH溶液调整pH=12.5时,Mg2++2OH-=Mg(OH)2 ↓,溶液中Na2SO4能够回收利用;(4)①复分解反应条件之一是溶解度较大化合物制备溶解度较小化合物,由题给溶解度曲线可知,相同温度下溶解度: Mg(C1O3)2>NaClO3>MgCl2>NaCl,且NaCl和Mg(C1O3)2溶解度随温度改变而改变程度显著不一样,较高温度时NaCl先达成饱和状态或被沉淀析出晶体;②降低饱和溶液温度,在Mg(C1O3)2大量析出同时,NaCl也会少许析出;将所得晶体再溶于蒸馏水配成热饱和溶液,再进行重结晶。 【答案】 (1)合适提升反应温度、增加浸出时间(或其它合理答案) (2)Al(OH)3、Fe(OH)3 (3)Na2SO4 (4)①在某一温度时,NaCl最先达成饱和析出;Mg(ClO3)2溶解度随温度改变最大;NaCl溶解度和其它物质溶解度有一定差异 ②降温前,溶液中NaCl已饱和;降温过程中,NaCl溶解度降低,会少许析出 重结晶 【解后反思】分析简单试验或化工步骤图和溶解度图像是关键,要善于总结规律。 经典题Ⅱ (·江苏)以水氯镁石(关键成份为MgCl2·6H2O)为原料生产碱式碳酸镁关键步骤以下: (1)预氨化过程中有Mg(OH)2沉淀生成,已知常温下Mg(OH)2Ksp=1.8×10-11 mol3·L-3,若溶液中c(OH-)=3.0×10-6mol·L-1,则溶液中c(Mg2+)=________________。 (2)上述步骤中滤液浓缩结晶,所得关键固体物质化学式为________。 (3)高温煅烧碱式碳酸镁得到MgO。取碱式碳酸镁4.66 g,高温煅烧至恒重,得到固体2.00 g和标准情况下CO2 0.896 L,经过计算- 配套讲稿:
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