1、化工工艺流程专项训练1.亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌。以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图：已知：NaClO2的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出NaClO23H2O；纯ClO2易分解爆炸，一般用稀有气体或空气稀释到10%以下较安全；HClO2可看成是强酸。(1)160 g/L NaOH溶液的物质的量浓度为_，若要计算该溶液溶质的质量分数，还需要的一个条件是_。(2)在发生器中鼓入空气的作用可能是_(填序号)。A将SO2氧化成SO3，增强酸性 B稀释ClO2以防止爆炸 C将NaClO3氧化成ClO2(3)吸收塔内的反应
2、的化学方程式为_，吸收塔的温度不能超过20，其目的是防止H2O2分解，写出H2O2分解的化学方程式：_。(4)在碱性溶液中NaClO2比较稳定，所以吸收塔中应维持NaOH稍过量，判断NaOH是否过量的简单的实验方法是_。(5)吸收塔中为防止NaClO2被还原成NaCl，所用还原剂的还原性应适中。除H2O2外，还可以选择的还原剂是_(填序号)。ANa2O2 BNa2S CFeCl2 DPbO(悬浊液)(6)从滤液中得到NaClO23H2O粗晶体的实验操作依次是_(填序号)。A蒸馏 B蒸发 C灼烧 D过滤 E冷却结晶要得到更纯的NaClO23H2O晶体必须进行的操作是_(填操作名称)。2.下图所示
3、是以海水为原料，获得某产物的工艺流程图。已知在吸收塔中，溶液的pH显著减小。试回答下列问题：(1)图中两次氯化的作用是否相同？_(选填“是”或“否”)。(2)吸收塔中反应的化学方程式为_，第2次氯化的离子方程式为_。(3)资料证实，在酸性介质中，第1次氯化过程中可用O2或空气替代。但在实际工业生产中为什么不用更廉价的空气替代Cl2？_。(4)本工艺的处理方法可简单概括为“空气吹出、X气体吸收、氯化”。某同学认为在工业生产过程中对第1次氯化液直接蒸馏也可得到产物，不必进行上述过程，请对该同学的说法作出正确的评价：_。3.某一化工厂的生产流程如下图：(1)L、M的名称分别是_、_。(2)GH过程中
4、为什么通入过量空气：_。 (3)写出饱和食盐水、E、F生成J和K(此条件下K为沉淀)的化学方程式：_，要实现该反应，你认为应该如何操作：_。4 工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如下：(1)简述原料气N2、H2的来源：_(2)下列可以代替硝酸镁加入到蒸馏塔中的是： A浓硫酸 B氯化钙 C氯化镁 D生石灰(3)氨气和氧气145就开始反应，在不同温度和催化剂条件下生成不同产物(如图所示)：4NH35O24NO6H2OK111053mol/L(900)4NH33O22N26H2OK211067mol/L(900)温度较低时以生成_为主，温度高于900时，NO产率下降的原因：_。吸收塔中需要补充
5、空气的原因：_。(4)尾气处理时，小型化工厂常用尿素作为氮氧化物的吸收剂，此法运行费用低，吸收效果好，不产生二次污染，吸收后尾气中NO和NO2的去除率高达99.95%。其主要的反应为氮氧化物混合气与水反应生成亚硝酸，亚硝酸再与尿素CO(NH2)2反应生成CO2和N2，请写出有关反应的化学方程式：_，_。5.“低碳”既是时尚，也是环保要求。“低碳”在工业生产中意义重大，充分利用原材料，不排放或减少排放“三废”，不同工厂今后联合生产等都是很好的“低碳”生产方式。下面是几个工厂利用废气、废渣(液)联合生产化肥硫酸铵的工艺：请回答下列问题：(1)工艺操作、分别为_、_。(2)工业合成氨的化学方程式为：
6、_。(3)写出生成“产品”的离子方程式：_ (4)在实验室中检验合成氨厂排出的废气中是否含有氨气的方法是_ (5)副产品的化学式为_。该联合生产工艺中可以循环使用的物质是_。6.将磷肥生产中形成的副产物石膏(CaSO42H2O)转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料，无论从经济效益、资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义。以下是石膏转化为硫酸钾和氯化钙水合物的工艺流程示意图：(1)石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后反应的离子方程式为_。(2)过滤操作所得固体中，除CaCO3外还含有_(填化学式)等物质，该固体可用作生产水泥的原料。(3)过滤操作所得滤液主要是(NH4)2SO4溶液，检验滤液中
7、是否含有CO的方法是_(4)氯化钙结晶水合物(CaCl26H2O)是目前常用的无机储热材料，选择其作为储热材料的依据是_(选填序号)。a熔点较低(29熔化) b能导电 c能制冷 d无毒(5)简述如何用实验的方法证明硫酸钾肥料中钾元素的存在：_7哈伯法合成氨是德国人哈伯在1905年发明的，其合成原理为：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJ/mol。试回答下列问题：(1)在298 K时，将10 mol N2和30 mol H2放入合成塔中，为何放出的热量小于924 kJ？_。(2)工业上利用天然气合成氨的工艺流程图如下：依据上述流程，完成下列填空：天然气脱硫时的化学方程式是_。n
8、mol CH4经一次转化后产生CO 0.9 n mol，产生H2_mol(用含n的代数式表示)。该合成氨工艺能直接生成H2、N2的原料是_，可循环利用的辅助原料有_。8.某硝酸厂附近的空气主要污染物为氮的氧化物。为了保护环境和综合利用，可采用氨碱两级吸收法。此法兼有碱吸收和氨吸收两法的优点，其吸收工艺流程如下：(1)排空物质的主要成分为_。(2)进入吸收塔以前加一个缓冲器的目的是_。(3)从吸收塔排出的混合液的用途之一为_。.空气的主要污染物为硫的氧化物和氮的氧化物。研究人员设计了同时净化废气中二氧化硫和氮的氧化物的方法，将其转化为硫酸和硝酸，工艺流程如下：各室中发生的反应如下：氧化室：NO2
9、(g)SO2(g)H2O(l)=H2SO4(l)NO(g)Ha kJ/mol。清除室：NO(g)NO2(g)=N2O3(g)Hb kJ/mol；N2O3(g)2H2SO4(l)=2NOHSO4(s)H2O(l) Hc kJ/mol。分解室：4NOHSO4(s)O2(g)2H2O(l)=4H2SO4(l)4NO2(g)Hd kJ/mol。回答下列问题：(1)物质和分别为(写化学式)_、_。(2)写出SO2、O2和H2O反应生成H2SO4的热化学方程式：_。9硼的制备及其化合物的关系如下图所示(已知硼酸是白色片状晶体，溶解度很小，在水中的电离方程式为H3BO3H2OB(OH)4H)：(1)操作1的
10、名称为_。(2)硼酸为_(填“一元”、“二元”或“三元”)酸；步骤中镁过量使B2O3充分反应，得粗硼，那么粗硼中的主要杂质是_。(3)硼酸和甲醇反应生成硼酸酯的化学方程式为：_；由纯硼制备氧化硼的化学方程式为_。(4)已知：B2O3(s)H2O(g)=2HBO2(g) Ha kJ/molB2O3(s)3H2O(l)=2H3BO3(aq)Hb kJ/molH2O(l)=H2O(g)Hc kJ/mol那么HBO2(g)H2O(l)=H3BO3(aq)H_(5)已知硼既能和酸反应又能和碱反应，化学性质类似于铝；请写出硼与氢氧化钠反应的化学方程式，并标出电子转移的方向和数目？10.碳酸钠是造纸、玻璃、
11、纺织、制革等行业的重要原料。工业碳酸钠(纯度约98%)中含有Ca2、Mg2、Fe3、Cl和SO等杂质，提纯工艺流程如下：已知碳酸钠的溶解度(S)随温度变化的曲线如下图所示：回答下列问题：(1)滤渣的主要成分为_。(2)“趁热过滤”的原因是_。(3)若在实验室进行“趁热过滤”，可采取的措施是_ (写出一种)。(4)若“母液”循环使用，可能出现的问题及其原因是_。(5)已知：Na2CO310H2O (s)=Na2CO3(s)10H2O(g)H1532.36 kJmol1Na2CO310H2O(s)=Na2CO3H2O(s)9H2O(g) H2473.63 kJmol1写出Na2CO3H2O脱水反应
12、的热化学方程式_。11.锂被誉为“金属味精”，以LiCoO2为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。工业上常以锂辉矿(主要成分为LiAlSi2O6，还含有FeO、MgO、CaO等杂质)为原料来制取金属锂。其中一种工艺流程如下：已知：部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH：氢氧化物Fe(OH)3Al(OH)3Mg(OH)2开始沉淀pH2.73.79.6完全沉淀pH3.74.711Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表：温度/010205075100Li2CO3的溶解度/g1.5391.4061.3291.1810.8660.728请回答下列问题：(1)用氧化物形式表示LiAlSi2O6
13、的组成：_。(2)反应加入碳酸钙的作用是_。(3)写出反应中生成沉淀A的离子方程式_。(4)反应生成Li2CO3沉淀，写出在实验室中得到Li2CO3沉淀的操作名称_，洗涤所得Li2CO3沉淀要使用_(选填“热水”或“冷水”)，你选择的理由是_。(5)电解熔融氯化锂生产锂时，阳极产生的氯气中会混有少量氧气，原因是_。12.高纯氧化铝可用于制高压钠灯的陶瓷管。实验室制取高纯氧化铝的流程如下：(1)“除杂”操作是加入适量过氧化氢，用氨水调节溶液的pH约为8.0，以除去硫酸铵溶液中的少量Fe2。检验Fe2是否除尽的实验操作是_。(2)通常条件下KspFe(OH)34.01038(mol/L)4，除杂后
14、溶液中c(Fe3)约为_。(3)配制硫酸铝溶液时，需用硫酸酸化，酸化的目的是_。(4)“结晶”操作中，母液经蒸发浓缩至溶液表面刚出现薄层的结晶为止，冷却结晶，得到铵明矾(含结晶水)。母液不能蒸干的原因是_。(5)“分离”操作名称是_(填字母代号)。A蒸馏B分液C过滤(6)测定铵明矾组成的方法是：a称取0.453 0 g铵明矾样品，高温灼烧，得Al2O3固体0.102 0 g；b称取0.453 0 g铵明矾样品，用适量蒸馏水溶解，再加入稍过量的BaCl2溶液，经陈化、过滤、灰化，得BaSO4 0.465 9 g。c称取0.453 0 g铵明矾样品，加入足量的NaOH溶液，加热，将产生的气体依次通
15、过碱石灰和浓硫酸，浓硫酸增重0.017 0 g。则铵明矾的化学式为_。13.金属镁和镁合金在航空、汽车制造和电子工业等领域具有广泛的用途，金属镁的冶炼有多种方法，其中之一为皮江法。该方法是以白云石(CaCO3MgCO3)为原料，经高温煅烧生成氧化物(CaOMgO)，氧化物在还原炉中经1 200真空条件下用硅铁还原生成镁蒸气(铁在反应前后化合价不变)，镁蒸气经冷凝器冷凝为粗镁，粗镁再经精炼、铸锭得到成品金属镁。反应工艺流程如下图：(1)在冶炼过程中反应温度对生成金属镁的影响如下图，从图中分析，该反应的反应热H_(填“”、“”或“”)0，理由是_(2)还原炉中的物质需要在1 200真空条件下反应，
16、真空条件对制备金属镁来讲，可以达到的目的是：_；_。(3)工业上，另一种冶炼金属镁的原理是，MgCO3MgOCO2，MgOCCl2MgCl2CO，电解氯化镁。工业上不直接电解氧化镁的原因是_(4)另外也可以海水为原料来冶炼金属镁，已知298 K时，Mg(OH)2的溶度积常数Ksp5.61012(mol/L)3，如果在海水结晶的母液中，加入一定量的烧碱达到沉淀溶解平衡，测得pH13.00，则此温度下残留在溶液中的c(Mg2)_mol/L。14.四氧化三铁在生产和生活中有着广泛的用途，打印机、复印机所使用的墨粉其主要成分是Fe3O4，下图是以工业绿矾为原料制取Fe3O4的一种工艺流程：已知：工业绿
17、矾中FeSO4的含量为52.5%，其中的杂质不参与反应；Fe(OH)22Fe(OH)3=Fe3O44H2O请回答下列问题：(1)Fe3O4与稀硝酸反应的离子方程式是：_，检验反应后的溶液中含Fe3的方法是：_。(2)在工艺流程中，通入适量空气“氧化”时的化学方程式是_。(3)流程图中所示的副产品是_，提取该副产品还需要的操作依次是_(填写序号)。a过滤b加热浓缩c冷却d结晶e洗涤(4)在生产过程中，若工业绿矾的投料速率是12.16 kg/h，为使产品较纯，鼓入空气的速率应为_m3/h(假设反应在标准状态下进行，空气中O2占20%)。15.工业上以废铜为原料经一系列化学反应可生产氯化亚铜(CuC
18、l)，其工艺流程如下图所示：试根据上图转化回答下列问题：(1)工业生产Cl2时，尾气常用石灰乳吸收，而不用烧碱溶液吸收的原因是_。(2)还原过程中的产物为NaCuCl2，试写出反应的化学方程式_。制备中当氯化完成后必须经还原过程再制得CuCl，为什么不用一步法制得CuCl？(已知Cu2Cu2Cl=2CuCl) 。(3)还原过程中加入少量盐酸的作用是_，加入NaCl且过量的原因是_。(4)合成结束后所得产品用酒精淋洗的目的是_。(5)实验室中在CuCl2热溶液中通入SO2气体也可制备白色的CuCl沉淀，试写出该反应的离子方程式_16.高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。利用湿法、干法制备高
19、铁酸盐的原理如表所示。湿法强碱性介质中，Fe(NO3)3与NaClO反应生成紫红色高铁酸盐溶液干法Fe2O3、KNO3、KOH混合加热生成紫红色高铁酸盐和KNO2等产物(1)工业上利用湿法制备高铁酸钾(K2FeO4)的流程如图所示：反应的化学方程式为_。反应的离子方程式为_。加入饱和KOH溶液的目的是_。(2)高铁酸钾是一种理想的水处理剂，其处理水的原理为_。(3)干法制备K2FeO4的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为_。(4)高铁电池是正在研制中的可充电干电池，如图为该电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有_、_17.铝、铁及其合金是制造飞机的重要材料，大飞机制
20、造对拉动铝的冶炼、新型设备制造等相关行业的发展具有极为重要的作用。工业上用铝土矿(成分为氧化铝、氧化铁)制取铝的流程如下：请回答下列问题：(1)下列关于铝及其化合物的说法正确的是_。A利用氨水、稀盐酸、氯化铝溶液即可证明氢氧化铝具有两性B使用镁铝合金制造飞机机体比使用单质铝制造飞机机体性能更差C用铝制备1 mol氢氧化铝时，最少消耗0.375 mol硫酸D将钠铝合金投入水中没有明显的现象(2)我国大飞机制造也需要大量钢材，下列说法正确的是_。A铁和钢的主要化学成分相同，性质也相同B用磁铁矿(主要成分为Fe3O4)炼铁的反应中，1 mol Fe3O4被CO还原成Fe转移8 mol eC只利用KS
21、CN溶液即可检验出赤铁矿中含有铁元素D铁矿石是一种可再生资源，没有必要进行开采限制(3)操作、操作、操作都用到的玻璃仪器有_(4)写出由溶液B生成Al(OH)3的离子方程式：_。(5)工艺流程中涉及到的氧化还原反应的化学方程式为_。(6)生产过程中，除NaOH、H2O可以循环使用外，还可以循环使用的物质有_(填化学式)。用此法制取铝的副产品是_(填化学式)。18.锗位于第4周期第A族，高纯锗是一种良好的半导体材料，锗在自然界中主要以锗石矿(主要成分为Cu2SFeSGeS2，另含有少量Al2O3)的形式存在。以锗石矿制备高纯锗的一种流程如下：已知：部分金属氢氧化物或水合氧化物开始沉淀和完全沉淀时
22、溶液的pH见下表。氢氧化物或水合氧化物Fe(OH)2Fe(OH)3Al(OH)3GeO2xH2O开始沉淀pH7.52.73.77.2完全沉淀pH9.73.74.78.6回答下列问题：(1)反应中加入浓盐酸时有一种红色金属固体产生，写出生成此物质的化学方程式：_。(2)反应中加H2O2的作用是_。(3)反应和反应中所用的pH调节剂可以是下列物质中的_。ASiO2 BAl2O3 CNa2CO3 DMg(NO3)2(4)若本反应调节pH时用的是一种盐，写出反应中生成沉淀A(白色)的离子方程式：_。(5)反应的化学方程式为_19、随着材料科学的发展，金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用，并被誉为“合
23、金的维生素”。为回收利用含钒催化剂(含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣)，科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，回收率达91.7%以上。部分含钒物质在水中的溶解性如下表所示：物质VOSO4V2O5NH4VO3(VO2)2SO4溶解性可溶难溶难溶易溶该工艺的主要流程如下：请回答下列问题：(1)工业上由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法，其用化学方程式表示为_。(2)反应的目的是_(3)该工艺中反应的沉淀率(又称沉矾率)是回收钒的关键之一，写出该步发生反应的离子方程式：_(4)过热重分析测得：NH4VO3在焙烧过程中，固体质量的减少值(纵坐标)随温度变化的曲线如下图所示。则NH4VO3在分
24、解过程中_。A先分解失去H2O，再分解失去NH3 B先分解失去NH3，再分解失去H2OC同时分解失去H2O和NH3 D同时分解失去H2、N2和H2O参考答案1. (1)4 mol/L该溶液的密度 (2)B(3)2NaOH2ClO2H2O2=2NaClO22H2OO2 2H2O22H2OO2(4)连续测定吸收塔内溶液的pH (5)AD(6)BED或ED重结晶2. (1)是(2)Br2SO22H2O=H2SO42HBr 2BrCl2=Br22Cl(3)若用廉价的空气替代Cl2进行第1次氯化，反应的离子方程式为4BrO24H=2Br22H2O，则反应时需要将大量的盐卤(浓度不大)酸化，反应后又要将废
25、液中和才能排放，在经济上没有吸引力(4)氯化后的海水虽然含有溴单质，但浓度低，如果直接蒸馏原料，产品成本高，“空气吹出、SO2吸收、氯化”的过程实际上是一个溴的富集过程，以提高其浓度，减少能源的消耗3.(1)硝酸铵碳酸钠(2)提高NO的转化率(3)NH3H2ONaClCO2=NaHCO3NH4Cl向饱和的食盐水中先通入足量的NH3，再通入足量的CO24 (1)N2来源于空气，H2来源于焦炭与水蒸气的反应 (2)A(3)N2生成NO的反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，NO的产率下降提高氨气的转化率，进一步与NO反应，尽可能多的生成所需产品(4)NONO2H2O=2HNO2CO(NH
26、2)22HNO2=CO22N23H2O5. (1)将空气液化后蒸馏分离出氧气，获得氮气过滤 (2)N23H2 2NH3(3)CaSO4CO22NH3H2O=CaCO32NHSO(4)用湿润的红色石蕊试纸放在导气管口，若试纸变蓝，则证明有NH3(或其他可行的方法)(5)CaOCO26. (1)CaSO4CO=CaCO3SO(2)CaSO4(3)取少许滤液于一洁净试管中，向试管中滴加入稀盐酸，有气泡产生，则证明滤液中含有CO(4)ad(5)用洁净的铂丝蘸取溶液在酒精灯火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察火焰的颜色呈紫色，则证明肥料中含钾元素7 (1)因为该反应是可逆反应，10 mol N2与30 mol
27、 H2不可能完全反应生成NH3，所以放出的热量小于924 kJ(2)3H2S2Fe(OH)3=Fe2S36H2O2.7nCH4、H2O、空气K2CO3、Fe(OH)38.(1)N2、O2(只填N2也算对) (2)使氨气和污染的空气充分混合 (3)用作肥料.(1)NO2H2SO4 (2)2SO2(g)O2(g)2H2O(l)=2H2SO4(l) H(2a2b2cd) kJ/mol9 (1)过滤(2)一元Mg、MgO、Mg3B2(3)H3BO33CH3OH B(OCH3)33H2O4B3O22B2O3(4)kJ/mol(5)2B2NaOH6H2O =2NaBO23H24H2O10. (1)Mg(O
28、H)2、Fe(OH)3、CaCO3(2)使析出的晶体为Na2CO3H2O，防止因温度过低而析出Na2CO310H2O晶体，令后续的加热脱水耗时长(3)用已预热的布氏漏斗趁热抽滤(4)溶解时有大量沉淀生成，使Na2CO3损耗且产物Na2CO3中混有杂质；原因：“母液”中含有的离子有Ca2、Na、Cl、SO、OH、CO，当多次循环后，使得离子浓度不断增大，溶解时会生成CaSO4、Ca(OH)2、CaCO3等沉淀(5)Na2CO3H2O(s)=Na2CO3(s)H2O(g)H58.73 kJmol111. (1)Li2OAl2O34SiO2(2)除去反应中过量的H2SO4；控制pH，使Fe3、Al3
29、完全沉淀(3)Mg22OH=Mg(OH)2、Ca2CO=CaCO3(4)过滤热水Li2CO3在较高温度下溶解度小，用热水洗涤可减少Li2CO3的损耗(5)加热蒸干LiCl溶液时，LiCl有少量水解生成LiOH，受热分解生成Li2O，电解时产生O2(其他合理答案均可)12. (1)取样，加适量H2O2溶液，振荡，滴加KSCN溶液，若无明显现象，说明Fe2已除尽(2)4.01020 mol/L(3)抑制Al3水解(4)减少可溶性杂质的析出及Al3水解(5)C(6)NH4Al(SO4)212H2O13. (1)升高温度，Mg的产率增大，平衡向正反应方向移动，说明正反应为吸热反应(2)降低反应所需的温
30、度，节约能源防止Mg被空气氧化(3)氧化镁熔点高于氯化镁，电解氧化镁消耗电能多，生产成本高(4)5.6101014. (1)3Fe3O428HNO=9Fe3NO14H2O取待测液少许于试管中，加入适量的KSCN溶液，若溶液显红色，则证明含Fe3(2)4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3(3)Na2SO410H2O(或芒硝，写Na2SO4也可)bcdae(4)1.17615. (1)石灰乳来源丰富，成本低，且反应结束后可得副产品漂白粉(2)CuCl22NaClCu=2NaCuCl2CuCl沉淀沉积在Cu表面阻碍反应的进行(3)防止Cu2水解增大NaCl的浓度有利于生成更多的NaCuCl
31、2，提高产率(4)使CuCl尽快干燥，防止被空气氧化(5)2Cu22ClSO22H2O2CuCl4HSO16. (1)2NaOHCl2=NaClNaClOH2O3ClO10OH2Fe3=2FeO3Cl5H2O增大K浓度，促进K2FeO4晶体析出(2)高铁酸钾有强氧化性，能杀菌消毒，Fe3水解生成的Fe(OH)3有吸附性，有絮凝作用(3)31(4)使用时间长工作电压稳定17. (1)C(2)B(3)烧杯、漏斗、玻璃棒(4)2Al(OH) 4CO2=2Al(OH)3COH2O(5)2Al2O3(熔融) 4Al3O2(6)CaO和CO2Fe2O3和O218. (1)Cu2S2HCl(浓)=CuCuCl2H2S(2)将Fe2氧化为Fe3，便于调节溶液pH时形成沉淀而除去(3)BC(4)2Al33CO3H2O=2Al(OH)33CO2(5)GeO22H2=Ge2H2O19、 (1)3V2O510Al 6V5Al2O3(2)将V2O5转化为可溶性的VOSO4(3)NHVO=NH4VO3(4)B14
