化學(xué)工藝流程題匯總

化學(xué)工藝流程題匯總

CO3和Ba(OH)2溶液反應(yīng)后，得到BaSO4沉淀。寫出化學(xué)反應(yīng)方程式。Ba(OH)2+Na2CO3→BaCO3↓+2NaOHBaCO3+H2SO4→BaSO4↓+CO2↑+H2O⑵實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)中，為什么要用重晶石代替炭？重晶石的主要成分是BaSO4，它是工業(yè)制備BaCl2的原料之一，用重晶石代替炭可以更好地模擬工業(yè)過程。⑶在實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)中，為什么要用過量NaOH溶液吸收氣體？氣體中含有二氧化碳和一氧化碳，過量NaOH溶液可以吸收這些氣體，避免對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。19.碳酸鈉是許多行業(yè)的重要原料，包括造紙、玻璃、紡織和制革等。工業(yè)碳酸鈉中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-和SO4等雜質(zhì)，因此需要進(jìn)行提純。提純的工藝路線如下：首先將碳酸鈉加入水中，使其溶解。然后進(jìn)行“趁熱過濾”，濾掉殘留物。濾渣的主要成分是雜質(zhì)，濾液中含有純堿。接著，將濾液在加熱的條件下濃縮，使其結(jié)晶。最后，將結(jié)晶物干燥，得到純堿。在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行“趁熱過濾”時(shí)，可以將濾紙預(yù)先加熱，這樣可以避免溶液冷卻后結(jié)晶堵塞濾紙孔。若“母液”循環(huán)使用，可能會(huì)出現(xiàn)雜質(zhì)積累的問題，導(dǎo)致純堿質(zhì)量下降。Na2CO3·H2O的脫水反應(yīng)熱化學(xué)方程式為：Na2CO3·H2O(s)→Na2CO3(s)+H2O(g)ΔH=+473.63kJ·mol-123.（1）制備硅半導(dǎo)體材料必須先得到高純硅。目前主要采用三氯甲硅烷（SiHCl3）還原法制備高純硅。制備過程如下：首先將SiHCl3加入高溫還原爐中，與H2反應(yīng)，生成Si和HCl。然后，將Si進(jìn)行熔融，去除雜質(zhì)。最后，將純Si進(jìn)行加工，得到高純硅。SiHCl3+2H2→Si+4HClSiHCl3遇水劇烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)方程式為：SiHCl3+3H2O→H2SiO3+3HClH2混入SiHCl3過程中，可能會(huì)引起爆炸等危險(xiǎn)后果。（2）正確的選項(xiàng)是B。因?yàn)榈杈哂懈哂捕群透呷埸c(diǎn)的特點(diǎn)，可以用于制作高溫陶瓷和軸承。碳化硅也具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，可用于生產(chǎn)耐高溫水泥。（3）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是硅酸鈉水溶液逐漸變渾濁并出現(xiàn)白色沉淀。這是因?yàn)槁然@的加入使得溶液中出現(xiàn)了氯離子，導(dǎo)致硅酸鈉水解生成硅酸和NaCl沉淀。1.解使用在精制過程中，首先將粗鹽溶于水并過濾，然后按照Na2CO3、HCl和BaCl2的順序加入試劑。（答案為1、2、3）2.氯堿工業(yè)氯堿工業(yè)是一種高耗能產(chǎn)業(yè)，但將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節(jié)約30％以上的能量。在這種工藝中，相關(guān)物料的傳輸與轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示，其中的電極未標(biāo)出，所用的離子膜都只允許陽(yáng)離子通過。X為氫氧化鈉，Y為氫氧化鐵。比較圖中氫氧化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)a％與b％的大小，a％大于b％。燃料電池B中正極上發(fā)生的電極反應(yīng)為：2H2O→O2+4H++4e-，負(fù)極上發(fā)生的電極反應(yīng)為：2H++2e-→H2。這樣設(shè)計(jì)的主要節(jié)能之處在于減少了電解槽的電壓和電流密度。3.從海水中提取食鹽和溴（1）海水淡化的兩種方法：蒸發(fā)法和反滲透法。（2）將NaCl溶液進(jìn)行電解，在電解槽中可直接得到的產(chǎn)品有H2、Cl2或NaOH、H2。（3）步驟Ⅰ中已獲得Br2，步驟Ⅱ中又將Br2還原為Br，其目的是回收Br2。（4）步驟Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可達(dá)95％，有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為：Br2+SO2+2H2O→2HBr+H2SO4。由此反應(yīng)可知，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)解決的主要問題是SO2的處理和回收。（5）為了提純溴，可以采用以下裝置：①圖中儀器B的名稱為冷凝器。②整套實(shí)驗(yàn)裝置中儀器連接均不能用橡膠塞和橡膠管，其原因是溴具有強(qiáng)腐蝕性，會(huì)腐蝕橡膠制品。③實(shí)驗(yàn)裝置氣密性良好，要達(dá)到提純溴的目的，操作中需要控制關(guān)鍵條件，如控制溫度和壓力，保持反應(yīng)體系的穩(wěn)定等。④C中液體產(chǎn)生顏色為紅色。為除去該產(chǎn)物中仍殘留的少量Cl2，可向其中加入NaBr溶液，充分反應(yīng)后，再進(jìn)行的分離操作是過濾。15．醫(yī)用氯化鈣的生產(chǎn)以工業(yè)碳酸鈣生產(chǎn)醫(yī)藥級(jí)二水合氯化鈣的主要流程如下：（1）除雜操作是加入氫氧化鈣，調(diào)節(jié)pH為8.0~8.5，以除去溶液中的少量Al、Fe。檢驗(yàn)Fe(OH)3是否沉淀完全的試驗(yàn)操作是加入NH4SCN，若出現(xiàn)紅色沉淀，則表示Fe(OH)3未沉淀完全。（2）酸化操作是加入鹽酸，調(diào)節(jié)溶液的pH約為4.0，其目的有：①將溶液中的少量Ca(OH)2轉(zhuǎn)化為CaCl2；②防止Ca2+在蒸發(fā)時(shí)水解；③保持反應(yīng)體系的穩(wěn)定。鋰離子電池的廣泛應(yīng)用使回收利用鋰資源成為重要課題。某研究性小組對(duì)廢舊鋰離子電池正極材料（LiMn2O4、碳粉等涂覆在鋁箔上）進(jìn)行資源回收研究，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程如下：①加過量NaOH溶液，通入空氣，過濾得到濾液A和沉淀B。②通入過量CO2，過濾得到濾液C和沉淀D。③加稀H2SO4，通入空氣，過濾得到濾液E和沉淀F。④加一定量Na2CO3，過濾得到濾液G和沉淀X。（1）第②步反應(yīng)得到的沉淀D的化學(xué)式為ZnCO3。（2）第③步反應(yīng)的離子方程式是FeCO3+H2SO4→FeSO4+CO2↑+H2O。（3）第④步反應(yīng)后，過濾Li2CO3所需的玻璃儀器有漏斗、濾紙。若過濾時(shí)發(fā)現(xiàn)濾液中有少量渾濁，可能的原因是濾紙沒有過濾干凈或者過濾的速度太快。（4）電池正極材料含LiMn2O4的質(zhì)量為18.1g，第③步反應(yīng)中加入20.0ml3.0mol/L的H2SO4溶液，假定正極材料中的鋰經(jīng)反應(yīng)③和④完全轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)i2CO3，則至少有0.42gNa2CO3參加了反應(yīng)。（5）加入碳酸銨的離子方程式為Mg2++2NH4++CO3^2-→MgCO3↓+2NH4+。濾液B的一種用途是檢測(cè)鋰離子的含量。CaO2中一般含CaO。試按下列提示完成CaO2含量分析的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。試劑：氫氧化鈉和鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液、酚酞儀器：電子天平、錐形瓶、滴定管實(shí)驗(yàn)步驟：①取一定量CaO2，加入適量的氫氧化鈉溶液，加水稀釋，轉(zhuǎn)移至錐形瓶中。②加入鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，滴加至溶液呈酸性，加入酚酞指示劑。③用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液呈現(xiàn)粉紅色，記錄所耗用的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積V1。④去掉酚酞，再加入少量鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，通入空氣，使CaO2完全分解，加入適量的氫氧化鈉溶液，滴定至溶液呈現(xiàn)粉紅色，記錄所耗用的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積V2。CaO2的含量為m(CaO2)=(V2-V1)×c×M/m，其中c為氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，M為CaO2的摩爾質(zhì)量，m為取樣量。若理論上滴定時(shí)耗用標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00mL恰好完全反應(yīng)，實(shí)際操作中過量半滴（1mL溶液為25滴），則相對(duì)誤差為1.25%。鋰離子電池的廣泛應(yīng)用使回收利用鋰資源成為重要課題。某研究性小組對(duì)廢舊鋰離子電池正極材料（LiMn2O4、碳粉等涂覆在鋁箔上）進(jìn)行資源回收研究，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程如下：①加過量NaOH溶液，通入空氣，過濾得到濾液A和沉淀B。②通入過量CO2，過濾得到濾液C和沉淀D。③加稀H2SO4，通入空氣，過濾得到濾液E和沉淀F。④加一定量Na2CO3，過濾得到濾液G和沉淀X。（1）第②步反應(yīng)得到的沉淀D的化學(xué)式為ZnCO3。（2）第③步反應(yīng)的離子方程式是FeCO3+H2SO4→FeSO4+CO2↑+H2O。（3）第④步反應(yīng)后，過濾Li2CO3所需的玻璃儀器有漏斗、濾紙。若過濾時(shí)發(fā)現(xiàn)濾液中有少量渾濁，可能的原因是濾紙沒有過濾干凈或者過濾的速度太快。（4）電池正極材料含LiMn2O4的質(zhì)量為18.1g，第③步反應(yīng)中加入20.0ml3.0mol/L的H2SO4溶液，假定正極材料中的鋰經(jīng)反應(yīng)③和④完全轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)i2CO3，則至少有0.42gNa2CO3參加了反應(yīng)。（5）加入碳酸銨的離子方程式為Mg2++2NH4++CO3^2-→MgCO3↓+2NH4+。濾液B的一種用途是檢測(cè)鋰離子的含量。CaO2中一般含CaO。試按下列提示完成CaO2含量分析的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。試劑：氫氧化鈉和鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液、酚酞儀器：電子天平、錐形瓶、滴定管實(shí)驗(yàn)步驟：①取一定量CaO2，加入適量的氫氧化鈉溶液，加水稀釋，轉(zhuǎn)移至錐形瓶中。②加入鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，滴加至溶液呈酸性，加入酚酞指示劑。③用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液呈現(xiàn)粉紅色，記錄所耗用的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積V1。④去掉酚酞，再加入少量鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，通入空氣，使CaO2完全分解，加入適量的氫氧化鈉溶液，滴定至溶液呈現(xiàn)粉紅色，記錄所耗用的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積V2。CaO2的含量為m(CaO2)=(V2-V1)×c×M/m，其中c為氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，M為CaO2的摩爾質(zhì)量，m為取樣量。若理論上滴定時(shí)耗用標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00mL恰好完全反應(yīng)，實(shí)際操作中過量半滴（1mL溶液為25滴），則相對(duì)誤差為1.25%。菱鋅礦生產(chǎn)硫酸鋅的工藝流程示意如下：菱鋅礦→堿浸→氫氧化鋅沉淀→過濾→氧化除鐵→過濾→硫酸鋅→結(jié)晶→離心→干燥→得到硫酸鋅（1）將菱鋅礦研磨成粉的目的是增加反應(yīng)表面積，有利于反應(yīng)進(jìn)行。（2）完成“氧化除鐵”步驟中反應(yīng)的離子方程式：Fe(OH)2+2H++1/2O2→Fe(OH)3+H2O。（3）針鐵礦的化學(xué)式為α-FeO(OH)。（4）根據(jù)下表數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)“濾液2”的pH時(shí)，理論上可選用的最大區(qū)間為10.4~12.4。開始沉淀的pH沉淀完全的pH開始溶解的pHKspMg(OH)210.412.4—5.6×10^-1227.工業(yè)生產(chǎn)純堿的工藝流程示意圖如下：（刪除明顯有問題的段落）1）粗鹽水加入沉淀劑A、B除雜質(zhì)（沉淀劑A來源于石灰窯廠），A的化學(xué)式為Ca(OH)2，B的化學(xué)式為Al(OH)3。2）實(shí)驗(yàn)室提純粗鹽的實(shí)驗(yàn)操作依次為：取樣、溶解、沉淀、過濾、冷卻結(jié)晶、烘干。3）工業(yè)生產(chǎn)純堿工藝流程中，碳酸化時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象是二氧化碳?xì)怏w的釋放。碳酸化時(shí)沒有析出碳酸鈉晶體，其原因是因?yàn)榉磻?yīng)中產(chǎn)生的碳酸鈉會(huì)溶于水。4）碳酸化后過濾，濾液D最主要的成分是氫氧化鋁（Al(OH)3），檢驗(yàn)這一成分的陰離子的具體方法是用NaOH溶液滴定濾液D，直至產(chǎn)生沉淀，觀察滴定過程中pH值變化。5）氨堿法流程中氨是循環(huán)使用的。濾液D加入石灰水產(chǎn)生氨。加石灰水后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為NH4++Ca(OH)2→NH3↑+Ca2++2H2O。濾液D加石灰水前先要加熱，原因是加熱可以促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。6）產(chǎn)品純堿中含有碳酸氫鈉。如果用加熱分解的方法測(cè)定純堿中碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，純堿中碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可表示為：w(CO3^2-)=m(CO3^2-)/m(Na2CO3)×100%。29.鈦鐵礦渣（主要成分為TiO2、FeO、Fe2O3，Ti的最高化合價(jià)為+4）作原料，生產(chǎn)二氧化鈦的步驟如下：（1）硫酸與二氧化鈦反應(yīng)的化學(xué)方程式是H2SO4+TiO2→Ti(SO4)2+H2O。（2）向?yàn)V液I中加入鐵粉，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Fe+2H+→Fe2++H2↑。（3）在實(shí)際生產(chǎn)中，濾液Ⅲ被加入沸水中，使混合液的pH值達(dá)到0.5，鈦鹽開始水解。在水解過程中，高溫水蒸氣不斷通入，維持溶液沸騰一段時(shí)間，從而使得鈦鹽充分水解，水合二氧化鈦沉淀析出。通入高溫水蒸氣的作用是什么，可以用所學(xué)的化學(xué)平衡原理進(jìn)行分析。過濾分離出水合二氧化鈦沉淀后，濾液的主要目的是充分利用其中的鈦鹽、硫酸、氟化物和氯化物，減少?gòu)U物排放。（4）A可用于生產(chǎn)紅色顏料（Fe2O3）。其制備方法是將556kgA（摩爾質(zhì)量為278g/mol）溶于水中，加入適量氫氧化鈉溶液，使其完全反應(yīng)，然后鼓入足量空氣攪拌，產(chǎn)生紅褐色膠體。接著，向紅褐色膠體中加入3336kgA和115kg鐵粉，再次鼓入足量空氣攪拌，使反應(yīng)完成，然后大量的Fe2O3附著在膠體粒子上以沉淀形式析出。過濾后，沉淀經(jīng)高溫灼燒得到紅色顏料。若濾液中只有硫酸鈉和硫酸鐵，則可以生產(chǎn)多少kg紅色顏料？（15）分水硫酸四氨合銅（Ⅱ）的化學(xué)式為[Cu(NH3)4]SO4·H2O，是一種重要的染料及農(nóng)藥中間體。某學(xué)習(xí)小組在實(shí)驗(yàn)室以氧化銅為主要原料合成該物質(zhì)。該合成路線的設(shè)計(jì)如下：①[Cu(NH3)4]SO4·H2O在溶液中存在以下電離（解離）過程：[Cu(NH3)4]SO4·H2O?[Cu(NH3)4]2++SO42-+H2O②（NH4）2SO4在水中可溶，在乙醇中難溶。③[Cu(NH3)4]SO4·H2O在乙醇·水混合溶劑中的溶解度隨乙醇體積分?jǐn)?shù)的變化曲線如下所示：（1）方案1的實(shí)驗(yàn)步驟為：a.加熱蒸發(fā)b.冷卻結(jié)晶c.抽濾d.洗滌e.干燥①步驟1的抽濾裝置中存在錯(cuò)誤之處，當(dāng)抽濾完畢或中途停止抽濾時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉真空泵，然后打開空氣閥門。②該方案存在明顯缺陷，因?yàn)榈玫降漠a(chǎn)物晶體往往含有雜質(zhì)。產(chǎn)生該雜質(zhì)的原因是反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氨氣和氧氣引起的氧化和水解反應(yīng)。（2）方案2的實(shí)驗(yàn)步驟為：a.向溶液C加入適量（NH4）2SO4b.沉淀分離c.洗滌d.干燥①步驟c的洗滌液最適合使用乙醇和水的混合液。②步驟d不宜采用加熱干燥的方法，可能的原因是產(chǎn)物易于分解或失水。金屬鈣線是用于煉鋼的脫氧脫磷劑，其中主要成分為金屬M(fèi)和Ca，同時(shí)含有3.5%的CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)。在周期表中，Ca元素的位置是第20號(hào)，其原子結(jié)構(gòu)示意圖為兩個(gè)電子在第一層，八個(gè)電子在第二層。Ca與最活躍的非金屬元素A形成化合物D，其電子式為CaA2，D的沸點(diǎn)比A與Si形成的化合物E的沸點(diǎn)更高。配平用鈣線氧脫鱗的化學(xué)方程式為磷+氧化亞鐵+氧化鈣==高溫==磷酸鈣+鐵。將鈣線試樣溶于稀鹽酸后，加入過量NaOH溶液，生成白色絮狀沉淀并迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色M(OH)n。金屬M(fèi)是鐵，檢測(cè)M的方法是加入NaOH溶液，生成M(OH)n沉淀，再加入NH4Cl溶液，溶解M(OH)n沉淀，生成深紅色的Fe（NH4）2（SO4）2·6H2O。取1.6g鈣線試樣，與水充分反應(yīng)，生成224mlH2（標(biāo)準(zhǔn)狀況），再向溶液中通入適量的CO2，最多能得到0.7g的CaCO3。鋇鹽行業(yè)生產(chǎn)中排出大量的鋇泥，其中主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等。某化工廠利用鋇泥制取Ba(NO3)2，其部分工藝流程如下：酸溶后溶液中pH=1，Ba(FeO2)2與HNO3反應(yīng)生成Ba(NO3)2。酸溶時(shí)通?？刂品磻?yīng)溫度不超過70℃，且不使用濃硝酸的原因是避免產(chǎn)生有毒氣體NO2。結(jié)合本廠實(shí)際，選用的X為BaCO3；中和Ⅰ使溶液中Ba2+的濃度減少。上述流程中洗滌的目的是去除雜質(zhì)，得到純凈的Ba(NO3)2產(chǎn)物。答案：(1)可以使用Ca(OH)2或CaO；Na2CO3。(2)進(jìn)行溶解、過濾、蒸發(fā)、再過濾。(3)當(dāng)出現(xiàn)晶體析出或渾濁時(shí)，說明有碳酸鈉生成，因?yàn)樘妓徕c的溶解度比碳酸氫鈉大。(4)使用NH4Cl，取樣后加硝酸酸化，再加硝酸銀，如果出現(xiàn)白色沉