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专题11 化学工艺流程综合研究
1.烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制备碱式硫酸铝[Al2(SO4)x(OH)6-2x]溶液,并用于烟气脱硫研究。
(1)酸浸时反应的化学方程式为___________________________________;
滤渣Ⅰ的主要成分为______________________________(填化学式)。
(2)加CaCO3调节溶液的pH至3.6,其目的是中和溶液中的酸,并使Al2(SO4)3转化为Al2(SO4)x(OH)6- 2x。滤渣Ⅱ的主要成分为________(填化学式);若溶液的pH偏高,将会导致溶液中铝元素的含量降低,其原因是___________________________________________________(用离子方程式表示)。
(3)上述流程中经完全热分解放出的SO2量总是小于吸收的SO2量,其主要原因是________________________________;与吸收SO2前的溶液相比,热分解后循环利用的溶液的pH将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
2.石墨在材料领域有重要应用,某初级石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3 (3.1%)和MgO(0.5%)等杂质,设计的提纯与综合利用工艺如下:
(注:SiCl4的沸点为57.6 ℃,金属氯化物的沸点均高于150 ℃)
(1)向反应器中通入Cl2前,需通一段时间N2,主要目的是
________________________________________________________________________。
(2)高温反应后,石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物,气体Ⅰ中的碳氧化物主要为____________________,由气体Ⅱ中某物质得到水玻璃的化学反应方程式为________________________。
(3)步骤①为:搅拌、________、所得溶液Ⅳ中的阴离子有________。
(4)由溶液Ⅳ生成沉淀Ⅴ的总反应的离子方程式为________________________,100 kg初级石墨最多可获得Ⅴ的质量为________kg。 [来源:学科网ZXXK]
(5)石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐,完成如图防腐示意图,并作相应标注。
3.三氧化二镍主要用作陶瓷、玻璃、搪瓷等的着色颜料,也经常用于制造镍电池。现欲利用以下工艺流程回收某废旧含镍催化剂(主要成分为NiO,另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO等)以生产Ni2O3(部分条件未给出)。
(1)NiOOH中,Ni元素的化合价为________价。
(2)“浸出渣”含有三种主要成分:CaSO4·2H2O、Ni(OH)2、物质a,其中“物质a”为_____________________________。
(3)工艺流程中“副产品”的化学式为________,酸浸过滤所得的滤液中通入H2S发生的氧化还原反应的离子方程式为_______________________________________________。
(4)已知有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表:
氢氧化物[来源:学科网]
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Ni(OH)2
开始沉淀的pH
1.5
6.5
7.7
沉淀完全的pH
3.7
9.7
9.2
操作B是为了除去滤液中的铁元素,某同学设计了如下实验方案:向操作A所得的滤液中加入NaOH溶液,调节溶液pH为3.7~7.7,静置,过滤。请对该实验方案进行评价:__________________________________________________________________________________________________________________________(若原方案正确,请说明理由;若原方案错误,请说明如何改正)。
4.氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下:
菱镁矿→→→→→→
…→→MgO
(1)MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为________________________________。
(2)加入H2O2氧化时,发生反应的化学方程式为_____________________________。
(3)滤渣2的成分是________(填化学式)。
(4)煅烧过程存在以下反应:
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