化学与技术
1. 现代社会中铜在电气、交通、机械和冶金、能源及石化工业、高科技等领域有广泛的应用。某铜矿石含氧化铜、氧化亚铜、三氧化二铁和脉石(SiO2),现采用酸浸法从矿石中提取铜,其工艺流程图如下。其中铜的萃取(铜从水层进入有机层的过程)和反萃取(铜从有机层进入水层的过程)是现代湿法炼铜的重要工艺手段。
已知:①Cu+在酸性溶液中不稳定,可发生自身氧化还原反应;②当矿石中三氧化二铁含量太低时,可用硫酸和硫酸铁的混合液浸出铜;③反萃取后的水层2是硫酸铜溶液。
回答下列问题:
(1)矿石用稀硫酸处理过程中Cu2O发生反应的离子方程式为: ;
(2)“循环I”经多次循环后的水层1不能继续循环使用,但可分离出一种重要的硫酸盐晶体,该晶体的化学式是 。若水层1暴露在空气中一段时间后,可以得到另一种重要的硫酸盐,写出水层1暴露在空气中发生反应的离子方程式 。
(3)写出电解过程中阳极(惰性电极)发生反应的电极反应式: 。
(4)“循环III”中反萃取剂的主要成分是 。
2. 聚合氯化铝晶体的化学式为[Al2(OH)nCl6-n·XH2O]m,它是一种高效无机水处理剂,它的制备原理是调节增大AlCl3溶液的pH,通过促进其水解而结晶析出。其制备原料主要是铝加工行业的废渣——铝灰,它主要含Al2O3、Al,还有SiO2等杂质。聚合氯化铝生产的工艺流程如下:
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(1)搅拌加热操作过程中发生反应的离子方程式为:
; 。
(2)生产过程中B和D的操作名称分别是 和 (B和D均为简单操作)。
(3)反应中副产品a是 。
(4)生产过程中可循环使用的物质是 (用化学式表示)。
(5)调节pH至4.0~4.5的目的是 。
(6)实验室要测定水处理剂产品中n和x的值。为使测定结果更准确,需得到的晶体较纯净。生产过程C物质可选用 。
A.NaOH B.Al C.氨水 D.Al2O3 E.NaAlO2
3. 纯碱是一种重要的化工原料。目前制碱工业主要有“氨碱法”和“联合制碱法”两种工艺,请按要求回答问题:
(1)“氨碱法”产生大量CaC12废弃物,请写出该工艺中产生CaC1 2 的化学方程式:
;
(2)写出“联合制碱法”有关反应的化验学方程式:
; 。
(3)CO2是制碱工业的重要原料,“联合制碱法”与“氨碱法”中CO2的来源有何不同?
;
(4)绿色化学的重要原则之一是提高反应的原子利用率。根据“联合制碱法”总反应,列出计算原子利用率的表达式:
原子利用率(%)= 。
4.硫酸工业在国民经济中占有极其重要的地位。
(1)硫酸的最大消费渠道是化肥工业,用硫酸制造的常见化肥有 (任写一种)。
(2)硫酸生产中,根据化学平衡原理来确定的条件或措施有 (填写序号)。
A.矿石加入沸腾炉之前先粉碎 B.使用V2O5作催化剂
C.转化器中使用适宜的温度 D.净化后的炉气中要有过量的空气
E.催化氧化在常压下进行 F.吸收塔中用98.3%的浓硫酸吸收SO3
(3)在硫酸工业中,通过下列反应使二氧化硫转化为三氧化硫:
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H=-98.3kJ·mol-1
在实际工业生产中,常采用“二转二吸法”,即将第一次转化生成的SO2分离后,将未转化的SO2进行二次转化,假若两次SO2的转化率均为95%,则最终SO2的转化率为 。
(4)硫酸的工业制法过程涉及三个主要的化学反应及相应的设备(沸腾炉、转化器、吸收塔)。
①三个设备分别使反应物之间或冷热气体间进行了“对流”。请简单描述吸收塔中反应物之间是怎样对流的。
。
②工业生产中常用氨—酸法进行尾气脱硫,以达到消除污染、废物利用的目的。用化学方程式表示其反应原理。(只写出2个方程式即可)
。
参考答案
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)过滤,过滤 (3)H2 (4)HCl
(5)促进AlCl3水解,使晶体析出 (6)B D
3. (1)2NH4Cl+Ca(OH)2=====2NH3↑+CaCl2+2H2O;
(2)NH3+CO2+H2O+NaCl(饱和)=NaHCO3↓+NH4Cl
2NaHCO3=====Na2CO3+ CO2↑+H2O;
(3)“氨碱法”的CO2来源于石灰石煅烧,“联合制碱法”的CO2来源于合成氨工业的废气。
(4)由于总反映可看作是:2NH3+2NaCl+CO2+H2O=Na2CO3+2NH4Cl,所以:原子利用率(%)
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4. (1)硫酸铵(或硫酸钾或过磷酸钙等)
(2)CD
(3)99.75%
(4)SO3 从吸收塔底部进入,吸收剂(浓硫酸)从顶部下淋,形成对流。
SO2+NH3+H2O NH4HSO3;2NH4HSO3+H2SO4 (NH4)3SO4+2H2O+2SO2↑
(或SO2+2NH3+H2O (NH4)2SO3;
(NH4)2SO3+H2SO4 (NH4)2SO4+H2O+SO2↑)
www.
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www.
催化剂
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