3.工業(yè)流程原料氣的制取 → 凈化 → 壓縮 → 合成 → 分離 → 液氨 [例題解析] 查看更多

 

題目列表(包括答案和解析)

(15分)工業(yè)中利用廢銅(含有鋅、鋁等)制取硫酸銅,將適量硝酸分多次加入到銅粉與稀硫酸的混合物中加熱,使之反應(yīng)完全,通過(guò)蒸發(fā)、結(jié)晶得到硫酸銅晶體。

下表列出了幾種離子生成氫氧化物沉淀的pH(開(kāi)始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0 mol·L—1計(jì)算)。
 
開(kāi)始沉淀的pH
沉淀完全的pH
沉淀溶解的pH
Cu2+
4.4
6.4
 
Al3+
3.0
5.0
10
Zn2+
5.9
8.9
11
(1)①為了節(jié)約原料,硫酸和硝酸的物質(zhì)的量之比最佳為    ;該反應(yīng)中產(chǎn)生尾氣污染空氣,請(qǐng)選擇下圖中合適的裝置吸收尾氣   。 

②由表可知Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2—,請(qǐng)寫出金屬鋅與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的離子方程式    
(2)為了符合綠色化學(xué)的要求,某研究性學(xué)習(xí)小組進(jìn)行如下設(shè)計(jì):
第一組:空氣為氧化劑法
將空氣或氧氣直接通入到銅粉與稀硫酸的混合物中,發(fā)現(xiàn)在常溫下幾乎不反應(yīng)。向反應(yīng)液中加少量FeSO4,即發(fā)生反應(yīng),生成硫酸銅。反應(yīng)完全后,加入物質(zhì)甲調(diào)節(jié)pH,鐵元素全部沉淀(一般認(rèn)為鐵離子的濃度下降到10-5 mol·L-1,就認(rèn)為沉淀完全。已知:Ksp[Fe((OH)3]≈10-38,然后過(guò)濾、濃縮、結(jié)晶。
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
①方案為了使鐵離子全部沉淀,應(yīng)調(diào)節(jié)pH至少為    。
②方案中甲物質(zhì)可選用的是     
A.CaO    B.NaOH     C.CuCO3      D.Cu2(OH) 2CO3    E.Fe2(SO4) 3
③方案中加入少量FeSO4可加速銅的氧化,用離子方程式解釋其原因    。
第二組:過(guò)氧化氫為氧化劑法
將銅粉放到 1.5 mol·L-1的足量稀硫酸中,控溫在50℃加入10%的足量H2O2反應(yīng)0.5 h,升溫到60℃,持續(xù)反應(yīng)1 h后,過(guò)濾、蒸發(fā)濃縮、減壓抽濾等,用少量95%的酒精淋洗后晾干,得CuSO4·5H2O 。
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
④用過(guò)氧化氫為氧化劑法比流程中采用硝酸和硫酸溶解的優(yōu)點(diǎn)是   
⑤用少量95%的酒精淋洗的目的是    。
(3)廢銅溶解后經(jīng)過(guò)一系列操作得到硫酸銅溶液,補(bǔ)充完整由溶解液制備純凈硫酸銅溶液的實(shí)驗(yàn)步驟    。

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工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的流程圖如下:請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

(1)早期生產(chǎn)硫酸以黃鐵礦為原料,但現(xiàn)在工廠生產(chǎn)硫酸以硫黃為原料,理由是          

(2)在氣體進(jìn)入催化反應(yīng)室前需凈化的原因是                         。

(3)在催化反應(yīng)室中通常使用常壓,在此條件下SO2的轉(zhuǎn)化率為90%。但是部分發(fā)達(dá)國(guó)家采取高壓條件下制取SO3,采取加壓措施的目的除了加快反應(yīng)速率外,還可以                               ,從而提高生產(chǎn)效率。

(4)工業(yè)生產(chǎn)中常用氨-酸法進(jìn)行尾氣脫硫,以達(dá)到消除污染,廢物利用的目的。用化學(xué)方程式表示其反應(yīng)原理:                                                       。

(5)除硫酸工業(yè)外,還有許多工業(yè)生產(chǎn)。下列相關(guān)的工業(yè)生產(chǎn)流程中正確的是         。

A.海水提溴:海水濃縮溴蒸氣液溴

B.海水提鎂:海灘貝殼石灰水MgO

C.工業(yè)制硝酸:空氣NO2硝酸→尾氣處理

D.工業(yè)合成氨:天然氣氫氣NH3、H2、N2

 

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工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的流程圖如下:請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

(1)早期生產(chǎn)硫酸以黃鐵礦為原料,但現(xiàn)在工廠生產(chǎn)硫酸以硫黃為原料,理由是         。
(2)在氣體進(jìn)入催化反應(yīng)室前需凈化的原因是                        。
(3)在催化反應(yīng)室中通常使用常壓,在此條件下SO2的轉(zhuǎn)化率為90%。但是部分發(fā)達(dá)國(guó)家采取高壓條件下制取SO3,采取加壓措施的目的除了加快反應(yīng)速率外,還可以                              ,從而提高生產(chǎn)效率。
(4)工業(yè)生產(chǎn)中常用氨-酸法進(jìn)行尾氣脫硫,以達(dá)到消除污染,廢物利用的目的。用化學(xué)方程式表示其反應(yīng)原理:                                                      
(5)除硫酸工業(yè)外,還有許多工業(yè)生產(chǎn)。下列相關(guān)的工業(yè)生產(chǎn)流程中正確的是        

A.海水提溴:海水濃縮溴蒸氣液溴
B.海水提鎂:海灘貝殼石灰水MgO
C.工業(yè)制硝酸:空氣NO2硝酸→尾氣處理
D.工業(yè)合成氨:天然氣氫氣NH3、H2、N2

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   【化學(xué)――選修化學(xué)與技術(shù)】(15分)

氨在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位,下圖是合成氨的簡(jiǎn)要流程:

I.原料氣的制備:

(1) 合成氨所需氮?dú)鈦?lái)自空氣,方法之一是將空氣液化后再加熱分館;請(qǐng)另設(shè)計(jì)一種從空氣中分離出氮?dú)獾姆椒ǎ篲________________________________________________________;

(2) 請(qǐng)寫出工業(yè)上獲得氫氣的一種方法(用化學(xué)方程式表示)____________

II.原料氣的凈化:、

為防止催化劑“中毒”,原料氣在進(jìn)人壓縮機(jī)之前必須經(jīng)過(guò)凈化、精制處理,“精制”過(guò)程通常是將含有少量CO、CO2、O2和H2S等雜質(zhì)的原料氣體通入含有氨水的醋酸亞銅二氨()溶液,以獲得純凈原料氣。其中,吸收CO的反應(yīng)為:

(3) 為提髙CO吸收率,可采取的有效措施是__________________

(4) 除去氧氣時(shí),氧氣將氧化為,則反應(yīng)中還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比是____________;

III.氨的合成:

(5)據(jù)報(bào)道,科學(xué)家采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷(能傳遞H+)為介質(zhì),用吸附在它內(nèi)外表面上的金屬鈀多晶薄膜做電極,實(shí)現(xiàn)了髙溫常壓下高轉(zhuǎn)化率的電化學(xué)合成氨。其實(shí)驗(yàn)裝置如圖。請(qǐng)寫出鈀電極A上的電極反應(yīng)式________________________

 

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 【化學(xué)――選修化學(xué)與技術(shù)】(15分)
氨在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位,下圖是合成氨的簡(jiǎn)要流程:

I.原料氣的制備:
(1) 合成氨所需氮?dú)鈦?lái)自空氣,方法之一是將空氣液化后再加熱分館;請(qǐng)另設(shè)計(jì)一種從空氣中分離出氮?dú)獾姆椒ǎ篲________________________________________________________;
(2) 請(qǐng)寫出工業(yè)上獲得氫氣的一種方法(用化學(xué)方程式表示)____________
II.原料氣的凈化:、
為防止催化劑“中毒”,原料氣在進(jìn)人壓縮機(jī)之前必須經(jīng)過(guò)凈化、精制處理,“精制”過(guò)程通常是將含有少量CO、CO2、O2和H2S等雜質(zhì)的原料氣體通入含有氨水的醋酸亞銅二氨()溶液,以獲得純凈原料氣。其中,吸收CO的反應(yīng)為:

(3) 為提髙CO吸收率,可采取的有效措施是__________________
(4) 除去氧氣時(shí),氧氣將氧化為,則反應(yīng)中還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比是____________;

III.氨的合成:
(5)據(jù)報(bào)道,科學(xué)家采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷(能傳遞H+)為介質(zhì),用吸附在它內(nèi)外表面上的金屬鈀多晶薄膜做電極,實(shí)現(xiàn)了髙溫常壓下高轉(zhuǎn)化率的電化學(xué)合成氨。其實(shí)驗(yàn)裝置如圖。請(qǐng)寫出鈀電極A上的電極反應(yīng)式________________________

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