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1、課時40 化學(xué)工藝流程
及時鞏固 課堂評價
1. 利用鈦白工業(yè)的副產(chǎn)品FeSO4(含TiO2+、Al3+)可以生產(chǎn)電池級高純超微細草酸亞鐵。其工藝流程如下:
(1)檢驗FeSO4是否已有部分氧化的方法是 。
(2)已知過濾1得到的濾渣的主要成分是Al(OH)3、H2TiO3。請補充化學(xué)方程式:TiOSO4+ H2SO4+H2TiO3↓;鐵粉的作用有:①除去溶液中的Fe3+,② 。
(3)沉淀反應(yīng)的離子方程式是 。
(4)沉淀過程的反應(yīng)溫度為40 ℃,溫度不宜過高
2、的原因除了控制沉淀的粒徑外,還有 。FeC2O4生成后,為提高產(chǎn)品純度,還需調(diào)節(jié)溶液pH=2,若pH過低,則導(dǎo)致FeC2O4的產(chǎn)率 (填“偏高”、“偏低”或“無影響”)。
(5)過濾2得到的濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、 、洗滌可得到副產(chǎn)品,該物質(zhì)可用作 (寫出一種用途)。
[答案] (1)取少量副產(chǎn)品于試管中,加適量蒸餾水溶解,滴加1~2滴KSCN溶液,若溶液顯紅色,表明已有部分氧化
(2)2H2O 與溶液中的H+反應(yīng),使Al3+水解完全生成Al(OH)3沉淀
(3)2NH3·H2O+Fe2+Fe(OH)2↓+2N
(4)NH3·H2
3、O和Fe(OH)2受熱都易分解 偏低
(5)冷卻結(jié)晶、過濾 化肥
[解析]: (1)檢驗FeSO4是否已有部分氧化實際上要檢驗是否含有鐵離子,檢驗的方法為:取少量副產(chǎn)品于試管中,加適量蒸餾水溶解,滴加12滴KSCN溶液,若溶液顯紅色,表明已有部分氧化。
(2)由原子守恒定律可得出,缺少2H2O。由于Fe2+具有很強的還原性,容易被氧化為Fe3+,鐵粉的還原性比Fe2+強,因此可以防止Fe2+被氧化;另外Fe能與H+反應(yīng)生成Fe2+,降低了氫離子的濃度,使Al3+水解完全生成Al(OH)3沉淀。
(4)NH3·H2O和Fe(OH)2受熱都易分解,所以沉淀過程的反應(yīng)溫度為40 ℃,溫度不宜
4、過高。實驗過程中若溶液酸性過強易生成酸式草酸亞鐵,導(dǎo)致產(chǎn)率偏低。
2. 鋅鋇白是BaSO4和ZnS的混合物,ZnS難溶于水。某化工廠用重晶石為原料制備鋅鋇白,生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的廢氣(主要成分為CO2、CO及少量SO2和硫蒸氣等)。為防止污染空氣并提高原料利用率,生產(chǎn)中采用下述工藝流程:
請根據(jù)上述流程回答下列問題:
(1)重晶石的化學(xué)式為 ,鋅鋇白可用于調(diào)制 色和淺色油漆。
(2)處理過程(a)的步驟為① ;②洗滌;③ 。
(3)設(shè)備1是冷卻分離塔,若設(shè)備1前面的導(dǎo)氣管過長、過窄,可能使導(dǎo)氣管堵塞,其原因是
5、 。
(4)設(shè)備2中所用的洗滌劑是NaOH溶液,則Y的化學(xué)式為 。寫出設(shè)備2中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式: 。
(5)可用 法分離溶液中的鈉鹽,進行分離前,需要查得的是 (數(shù)據(jù))。
(6)制備過程中得到的硫黃,除了可用來制硫酸外,其他的用途為 (至少寫一種)。
[答案] (1)BaSO4 白
(2)①過濾?、鄹稍?
(3)硫蒸氣冷卻變成了固體
(4)CO SO2+2OH-S+H2O、CO2+2OH-C+H2O
(5)結(jié)晶 各物質(zhì)的溶解度隨溫度的變化情況
(
6、6)制橡膠、火藥、農(nóng)藥,治皮膚病等
[解析]: (1)重晶石是BaSO4,鋅鋇白為白色,可用于調(diào)制白色和淺色油漆。(2)從溶液中得到固體的方法要通過過濾、洗滌、干燥等操作。(3)由題干知生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的廢氣(主要成分為CO2、CO及少量SO2和硫蒸氣),其中的硫蒸氣冷卻變成了固體會使導(dǎo)氣管堵塞。(4)廢氣中的硫蒸氣經(jīng)過設(shè)備1除去,CO2、SO2在設(shè)備2中除去,最后剩余的CO可以循環(huán)利用。(5)用結(jié)晶法可以分離其中的鈉鹽,采用何種結(jié)晶方法要依據(jù)溶解度受溫度變化的情況來定。
3. 化工生產(chǎn)綠色經(jīng)濟的途徑之一是設(shè)計聯(lián)合生產(chǎn)工藝流程。某化工廠將氯堿生產(chǎn)、鈦的冶煉和制備甲醇整合設(shè)計如下流程。
7、
已知:鈦是一種戰(zhàn)略金屬,具有耐酸堿特性,廣泛用于航空航天領(lǐng)域。
根據(jù)上述流程,回答下列問題:
(1)科學(xué)研究發(fā)現(xiàn),納米級二氧化鈦對太陽能分解有催化作用。工業(yè)上,利用四氯化鈦水解生成TiO2·H2O,經(jīng)灼燒生成納米級二氧化鈦:TiCl4(l)+3H2O(g)TiO2·H2O(s)+4HCl(g),下列措施有利于提高四氯化鈦轉(zhuǎn)化率的是 (填序號)。
①增大水蒸氣濃度 ②升高溫度?、墼龃笏穆然伭?
④增大壓強
(2)寫出上述流程中鈦鐵礦氯化反應(yīng)的化學(xué)方程式: 。
(3)已知幾種物質(zhì)的熔點和沸點如下表所示:
TiCl4
Mg
MgCl2
8、
Ti
熔點/℃
-25.0
648.8
714
1 667
沸點/℃
136.4
1 090
1 412
3 287
根據(jù)表格信息知,從鎂、氯化鎂和鈦的混合物中分離出鈦的實驗方法是 ,該操作方法的關(guān)鍵是 。工業(yè)制備的鈦產(chǎn)品中有少量鎂雜質(zhì),設(shè)計實驗方案提純鈦產(chǎn)品: 。
(4)氮氣是常見的保護氣,但氮氣卻不能替代上述流程中氬氣作冶煉鈦的保護氣,原因是 。
(5)工業(yè)上,以石墨為電極材料,電解飽和食鹽水制備“84”消毒液(主要成分是次氯酸鈉),若溶液只有一種溶
9、質(zhì),寫出電解反應(yīng)方程式: 。
(6)CH3OH作為內(nèi)燃機燃料或通過燃料電池驅(qū)動車輛??蓽p少CO2排放多達45%。
已知:CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)
ΔH1=+49.0 kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)2H2O(g)
ΔH2=-483.6 kJ·mol-1
則反應(yīng)CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+2H2(g)的ΔH= kJ·mol-1。
[答案] (1)①②
(2)2FeTiO3+6C+7Cl22FeCl3+2TiCl4+6CO
(3)蒸餾 控制溫度略高于1 412 ℃ 將產(chǎn)品溶于足量的稀鹽酸,過濾、洗滌、烘干
(4)鎂與
10、氮氣在高溫下反應(yīng)生成氮化鎂
(5)NaCl+H2ONaClO+H2↑
(6)-192.8
[解析]: (1)增大水蒸氣濃度和升高溫度都使平衡向正反應(yīng)方向移動,提高四氯化鈦轉(zhuǎn)化率;增大四氯化鈦量使平衡向正反應(yīng)方向移動,但四氯化鈦的轉(zhuǎn)化率降低;增大壓強,平衡向逆反應(yīng)方向移動。
(3)根據(jù)鎂、氯化鎂和鈦的沸點差異,且鈦的沸點比鎂、氯化鎂的沸點都大很多,可用蒸餾的方法分離出鈦,且蒸餾的溫度略高于1 412 ℃即可。從鈦鎂混合物中提純鈦,可利用鎂與酸反應(yīng)而鈦耐酸堿特性,將產(chǎn)品溶于足量的稀鹽酸,過濾、洗滌、烘干。
(4)鎂與氮氣在高溫下反應(yīng)生成氮化鎂。
(5)注意,產(chǎn)物是次氯酸鈉,而不是氯氣。
(6)根據(jù)蓋斯定律,給兩個熱化學(xué)方程式分別編號為①、②,①+②×即可得到目標(biāo)反應(yīng)。
【參考答案】
問題思考
問題1: 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥。
問題2: 先加入H2O2或氯氣把亞鐵離子氧化成鐵離子,再加入氧化銅(或氫氧化銅、碳酸銅、堿式碳酸銅)調(diào)節(jié)溶液的pH到 2.8~4.2,待沉淀完全后過濾,即可得到氯化銅溶液。