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专题10 工业流程题
一.解答题
1(2021•南京)金属材料在日常生活、工农业生产和科学研究中有着广泛的用途。
(1)钢铁是使用最多的金属材料。生铁和钢是含碳量不同的两种铁合金,其中生铁的含碳量 (填“大于”或“小于”)钢的含碳量。
(2)在钢中加入不同的合金元素可以提高其性能,例如,加入钨可以增强合金钢的耐磨性等。用黑钨矿制备钨的过程如图所示:
(注:钨酸是难溶于水的黄色固体。)
①钨酸钠中钨元素的化合价为 。
②填写下表。
步骤
化学方程式
基本反应类型
Ⅱ
复分解反应
Ⅲ
分解反应
Ⅳ
2.(2021•宿迁)海洋是一个巨大的资源宝库。海水资源综合利用的部分途径如图。
已知:粗盐中的杂质有泥沙、MgCl2、CaCl2,流程中部分操作及试剂已省略。
(1)试剂X的作用是除去粗盐中的Ca2+,则试剂X为 (填化学式)。
(2)“操作1”中玻璃棒的作用是 ,“操作2”的名称为 。
(3)滤渣中除泥沙外,还含有 。
(4)实际生产中,步骤1常选用 作为沉淀剂。
(5)步骤2需电解 状态的MgCl2以获得金属镁。
3.(2021•连云港)在钢铁工业推进碳减排、碳捕集的过程中,化学发挥了重要作用。
(1)“焦炭炼钢”是先将铁精矿(Fe2O3)和焦炭同时加入高炉,鼓入热空气,充分反应后得到生铁,再将生铁转移至炼钢炉中炼制得钢。
①高炉炼铁的主要反应原理是在高温下, 夺取了Fe2O3里的氧将铁还原出来。
②某钢铁厂每年需要向高炉中加入120万吨的焦炭,若加入的焦炭全部转化为CO2,则该钢铁厂每年排放CO2的质量为 万吨。
(2)为了实现CO2的捕集利用,我国研制出一种多功能复合催化剂(含NaFe3O4),能将CO2转化为汽油,转化步骤如下:
CO2CO(CH2)n汽油
①步骤Ⅰ除生成CO外,还生成另一种氧化物。该氧化物的化学式是 。
②下列说法错误的是 (填字母)。
a.所得汽油中含有C、H两种元素
b.NaFe3O4中O为﹣2价,Fe为+3价
c.上述转化不仅有利于CO2减排,还可以减轻人类对化石能源的需求
(3)一种以“氢能炼钢”替代“焦炭炼钢”的工艺流程如图所示。
①高温下,用H2炼铁时反应的化学方程式为 。
②跟“焦炭炼钢”工艺相比,“氢能炼钢”的主要优点有 。
③从物质组成的角度,说明向炼钢炉中加入废钢的目的: 。
4.(2021•苏州)碳酸氢铵是一种常用的化学肥料。工业生产碳酸氢铵的一种流程如图所示:
已知:“合成”步骤中发生的反应为N2+3H22NH3。
(1)碳酸氢铵属于化肥中的 肥。
(2)“造气”步骤中为加快反应速率,可采取的具体措施有 (写一条即可)。
(3)“碳酸化”步骤的化学方程式为 。该步骤在较低温度下进行的原因是 。
(4)“碳酸化”步骤的作用是制取碳酸氢铵和 。
(5)“循环”的目的是 。
5.(2021•苏州)硫酸亚铁是一种重要的补铁剂。实验室以废铁屑(含少量Fe2O3)为原料制备硫酸亚铁晶体的流程如图所示:
已知:铁与硫酸铁反应的化学方程式为Fe+Fe2(SO4)3═3FeSO4。
(1)“碱洗”是为了洗去铁屑表面的油污。用热的碳酸钠溶液浸泡,过滤,再用蒸馏水洗涤2~3次。取最后一次洗涤液,测其pH,若pH= ,说明洗涤液中无碳酸钠。
(2)“酸溶”是向“碱洗”过的铁屑中加入过量稀硫酸。
①写出铁与稀硫酸反应的化学方程式: 。
②所用硫酸溶液浓度不能太稀,原因是 。
③废铁屑中的少量Fe2O3不需要进行除杂处理,原因是 。
(3)“结晶”的相关操作依次为:蒸发浓缩、降温结晶。蒸发浓缩的目的是 ,便于结晶。
(4)含量测定:准确称取制得的硫酸亚铁样品2.82g于锥形瓶中,加蒸馏水完全溶解,加入稀硫酸,滴加溶质质量分数为1.58%的高锰酸钾溶液,当恰好完全反应时,消耗高锰酸钾溶液的体积为20.00mL(该高锰酸钾溶液密度近似为1g•mL﹣1)。列式计算该样品中硫酸亚铁的含量(结果用百分数表示,保留一位小数)。
已知:高锰酸钾与硫酸亚铁反应的化学方程式为10FeSO4+2KMnO4+8H2SO4═5Fe2(SO4)3+2MnSO4+K2SO4+8H2O(相对分子质量:FeSO4=152,KMnO4=158)
6.(2020•苏州)硝酸钙可用于无土栽培等。一种利用石灰石制备硝酸钙晶体的流程如图:
已知:硝酸会挥发、受热会分解。
(1)气体X为 (填化学式)。
(2)“制浆