化學20分鐘專題突破(30)

專題  化學與技術

1. 現代社會中銅在電氣、交通、機械和冶金、能源及石化工業、高科技等領域有廣泛的應用。某銅礦石含氧化銅、氧化亞銅、三氧化二鐵和脈石(SiO2),現采用酸浸法從礦石中提取銅,其工藝流程圖如下。其中銅的萃取(銅從水層進入有機層的過程)和反萃。ㄣ~從有機層進入水層的過程)是現代濕法煉銅的重要工藝手段。

 

 

 

 

 

 

 

 

        已知:①Cu+在酸性溶液中不穩定,可發生自身氧化還原反應;②當礦石中三氧化二鐵含量太低時,可用硫酸和硫酸鐵的混合液浸出銅;③反萃取后的水層2是硫酸銅溶液。

    回答下列問題:

   (1)礦石用稀硫酸處理過程中Cu2O發生反應的離子方程式為:                     ;

   (2)“循環I”經多次循環后的水層1不能繼續循環使用,但可分離出一種重要的硫酸鹽晶體,該晶體的化學式是            。若水層1暴露在空氣中一段時間后,可以得到另一種重要的硫酸鹽,寫出水層1暴露在空氣中發生反應的離子方程式     。

   (3)寫出電解過程中陽極(惰性電極)發生反應的電極反應式:               

   (4)“循環III”中反萃取劑的主要成分是                             。

 

2. 聚合氯化鋁晶體的化學式為[Al2(OH)nCl6-n?XH2O]m,它是一種高效無機水處理劑,它的制備原理是調節增大AlCl3溶液的pH,通過促進其水解而結晶析出。其制備原料主要是鋁加工行業的廢渣――鋁灰,它主要含Al2O3、Al,還有SiO2等雜質。聚合氯化鋁生產的工藝流程如下:

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(1)攪拌加熱操作過程中發生反應的離子方程式為:

                                                                    。

   (2)生產過程中B和D的操作名稱分別是                                   (B和D均為簡單操作)。

   (3)反應中副產品a是                    。

   (4)生產過程中可循環使用的物質是                  (用化學式表示)。

   (5)調節pH至4.0~4.5的目的是                                             。

   (6)實驗室要測定水處理劑產品中n和x的值。為使測定結果更準確,需得到的晶體較純凈。生產過程C物質可選用                     。

       A.NaOH                 B.Al  C.氨水      D.Al2O3          E.NaAlO2

 

3. 純堿是一種重要的化工原料。目前制堿工業主要有“氨堿法”和“聯合制堿法”兩種工藝,請按要求回答問題:

   (1)“氨堿法”產生大量CaC12廢棄物,請寫出該工藝中產生CaC1­2­的化學方程式:

                                                  ;

   (2)寫出“聯合制堿法”有關反應的化驗學方程式:

                                                       。

   (3)CO2是制堿工業的重要原料,“聯合制堿法”與“氨堿法”中CO2的來源有何不同?

                                               

   (4)綠色化學的重要原則之一是提高反應的原子利用率。根據“聯合制堿法”總反應,列出計算原子利用率的表達式:

原子利用率(%)=                               。

 

4.硫酸工業在國民經濟中占有極其重要的地位。

   (1)硫酸的最大消費渠道是化肥工業,用硫酸制造的常見化肥有             (任寫一種)。

   (2)硫酸生產中,根據化學平衡原理來確定的條件或措施有             (填寫序號)。

A.礦石加入沸騰爐之前先粉碎     B.使用V2O5作催化劑

C.轉化器中使用適宜的溫度       D.凈化后的爐氣中要有過量的空氣

E.催化氧化在常壓下進行         F.吸收塔中用98.3%的濃硫酸吸收SO3

   (3)在硫酸工業中,通過下列反應使二氧化硫轉化為三氧化硫:

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2SO2(g)+O2(g)          2SO3(g)     △H=-98.3kJ?mol-1

在實際工業生產中,常采用“二轉二吸法”,即將第一次轉化生成的SO2分離后,將未轉化的SO2進行二次轉化,假若兩次SO2的轉化率均為95%,則最終SO2的轉化率為                               

   (4)硫酸的工業制法過程涉及三個主要的化學反應及相應的設備(沸騰爐、轉化器、吸收塔)。

①三個設備分別使反應物之間或冷熱氣體間進行了“對流”。請簡單描述吸收塔中反應物之間是怎樣對流的。

                                                                         

                    。

②工業生產中常用氨―酸法進行尾氣脫硫,以達到消除污染、廢物利用的目的。用化學方程式表示其反應原理。(只寫出2個方程式即可)

                                                                            

                                                                     。

 

1. (1)Cu2O+2H+=Cu2++Cu+H2O

   (2)FeSO4?7H2O,   4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O

   (3)4OH―4e=O2+2H2O

   (4)H2SO4

2. (1)Al2O3 + 6H+ = 2Al3+ + 3H2O, 2Al + 6H+ = 2Al3+ + 3H2

   (2)過濾,過濾     (3)H2       (4)HCl

   (5)促進AlCl3水解,使晶體析出   (6)B   D

3. (1)2NH4Cl+Ca(OH)2=====2NH3↑+CaCl2+2H2O;

6ec8aac122bd4f6e(2)NH3+CO2+H2O+NaCl(飽和)=NaHCO3↓+NH4Cl

2NaHCO3=====Na2CO3+ CO2↑+H2O;

(3)“氨堿法”的CO2來源于石灰石煅燒,“聯合制堿法”的CO2來源于合成氨工業的廢氣。

(4)由于總反映可看作是:2NH3+2NaCl+CO2+H2O=Na2CO3+2NH4Cl,所以:原子利用率(%)

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4. (1)硫酸銨(或硫酸鉀或過磷酸鈣等)

   (2)CD

   (3)99.75%

   (4)SO3 從吸收塔底部進入,吸收劑(濃硫酸)從頂部下淋,形成對流。

6ec8aac122bd4f6e6ec8aac122bd4f6e    SO2+NH3+H2O       NH4HSO3;2NH4HSO3+H2SO4       (NH4)3SO4+2H2O+2SO2

6ec8aac122bd4f6e   (或SO2+2NH3+H2O        (NH4)2SO3;

6ec8aac122bd4f6e(NH4)2SO3+H2SO4       (NH4)2SO4+H2O+SO2↑)

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