無機化工生產(chǎn)流程題的解題策略(編輯修改稿)
2025-02-19 11:10 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ②萃取和分液：利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提取分離物質(zhì)，如用 CCl4或苯萃取溴水中的溴。 ③蒸發(fā)結晶：提取溶解度隨溫度變化不大的溶質(zhì)，如 NaCl。 ④冷卻結晶：提取溶解度隨溫度變化較大的溶質(zhì)、易水解的溶質(zhì)或結晶水合物，如 KNO FeCl CuCl CuSO4 5H2O、 FeSO4 7H2O等。 ⑤蒸餾或分餾：分離沸點不同且互溶的液體混合物，如分離乙醇和甘油。 ⑥冷卻法：利用氣體液化的特點分離氣體，如合成氨工業(yè)采用冷卻法分離平衡混合氣體中的氨氣。 【類題備選】 1.(2023 天津高考 )合成氨是人類科學技術上的一項重大突破，其反應原理為 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝ kJ mol1 一種工業(yè)合成氨的簡易流程圖如下： (1)天然氣中的 H2S雜質(zhì)常用氨水吸收，產(chǎn)物為 NH4HS。一定條件下向NH4HS溶液中通入空氣，得到單質(zhì)硫并使吸收液再生，寫出再生反應的化學方程式： _________________________________。 (2)步驟 Ⅱ 中制氫氣原理如下： ① CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH＝ + kJmol 1 ② CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH＝ kJmol 1 對于反應①，一定可以提高平衡體系中 H2百分含量，又能加快反應速率的措施是 ________。 利用反應②，將 CO進一步轉化，可提高 H2產(chǎn)量。若 1 mol CO和 H2的混合氣體 (CO的體積分數(shù)為 20%)與 H2O反應，得到 mol CO、 CO2和 H2的混合氣體，則 CO轉化率為 ________。 (3)圖 1表示 500℃ 、 MPa條件下，原料氣投料比與平衡時 NH3體積分數(shù)的關系。根據(jù)圖中 a點數(shù)據(jù)計算 N2的平衡體積分數(shù)： ________。 (4)依據(jù)溫度對合成氨反應的影響，在圖 2坐標系中，畫出一定條件下的密閉容器內(nèi)，從通入原料氣開始，隨溫度不斷升高， NH3物質(zhì)的量變化的曲線示意圖。 (5)上述流程圖中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步驟是(填序號 )________，簡述本流程中提高合成氨原料總轉化率的方法：__________________________________________________。 【解析】 (1)O2把 NH4HS氧化成 S，可得化學方程式為 2NH4HS+O2==== 2NH3 H2O+2S↓ 。 (2)a項，反應①為吸熱反應，升高溫度，速率加快，平衡正向移動，則氫氣含量增加，正確； b項，增大水蒸氣的濃度，氫氣的百分含量減少，錯誤； c項，加入催化劑，氫氣的含量不變，錯誤； d項，降低壓強，反應速率減小，錯誤。 設 CO的轉化量為 xmol，則 CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) 起始量 (mol) 0 轉化量 (mol) x x x 平衡量 (mol) x +x 所以 1 mol+xmol＝ mol，解得： x＝ ，所以 CO的轉化率為( mol247。 mol) 100%＝ 90%。 (3)根據(jù)圖 1可知 H2與 N2的投料比為 3，平衡時 NH3體積分數(shù)為 42%，設 N2物質(zhì)的量為 amol， H2物質(zhì)的量為 3amol， N2轉化的物質(zhì)的量為 x，由三段式計算可得： 2x247。 (4a2x) 100%＝ 42%，解得 x＝ ，則 N2的平衡體積分數(shù)＝ ()247。 (4a2 ) 100%＝ %。 (4)較低溫度下， N2與 H2不反應，達到一定溫度后，隨著反應的進行，NH3的物質(zhì)的量逐漸增大，當反應平衡后，升高溫度，平衡逆向移動，NH3的物質(zhì)的量逐漸減小，可畫出圖象。 (5)步驟 Ⅳ 為熱交換，使合成氨放出的熱量得到充分利用；對原料氣加壓，使平衡向正反應方向移動，分離液氨，減少生成物濃度，未反應的 N H2循環(huán)使用等措施可提高合成氨原料總轉化率。 答案： (1)2NH4HS+O2====2NH3 H2O+2S↓ (2)a 90% (3)% (4) (5)Ⅳ 對原料氣加壓；分離液氨后，未反應的 N H2循環(huán)使用 2.(2023 開封模擬 )高鐵酸鉀 (K2FeO4)是一種集氧化、吸附、絮凝于一體的新型多功能水處理劑。其生產(chǎn)工藝流程如下： 請回答下列問題： (1)寫出向 KOH溶液中通入足量 Cl2發(fā)生反應的離子方程式： ______________________________。 (2)在溶液 Ⅰ 中加入 KOH固體的目的是 ________(填編號 )。
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