小專題工藝流程評價類問題格式修改

課題：課題：工藝流程——流程評價工藝流程總第(5)期整理與編輯：沈立鵬一：答題方向減損增產(chǎn)：(1)減損：某操作使流程中損失(浪費)減少。如用冰水或乙醇洗滌產(chǎn)物，減少產(chǎn)物的損失。(2)增產(chǎn)：或者某操作使產(chǎn)品總量增加。如提純粗鹽后，NaCl質(zhì)量反而高于本來的質(zhì)量。高能污染：(1)高能：反應中能耗過高，常見有電解，加熱等操作會使得能耗變高。(2)污染：流程中有污染物生成。如NOX、Cl2等。原子經(jīng)濟：(1)原子：指提高原子利用率，反應物是否盡可能多的轉化為生成物。(2)經(jīng)濟：指工業(yè)生產(chǎn)中要符合經(jīng)濟效益，原材料成本盡可能降低。試劑循環(huán)：反應中的副產(chǎn)物能夠再次投入使用，達到試劑的循環(huán)。1．某化工小組研究銀銅復合廢料（表面變黑，生成Ag2S）回收銀單質(zhì)及制備硫酸銅晶體，工藝如下:（廢料中的其他金屬含量較低，對實驗影響可忽略）已知：①AgCl可溶于氨水，生成[Ag(NH3)2]+；②Ksp（Ag2SO4）=×10-5，Ksp（AgCl）=×10-10；③渣料中含有少量銀和硫酸銀（微溶）。洗滌濾渣II，與粗銀合并，目的是________________________________。【答案】為提高Ag的回收率【解析】渣料中含有少量銀和硫酸銀（微溶），必須回收，洗滌濾渣II，與粗銀合并，目的是為提高Ag的回收率。2．以廢舊鉛酸電池中的含鉛廢料（Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等）和H2SO4為原料，制備高純PbO，實現(xiàn)鉛的再生利用。其工作流程如下：PbO溶解在NaOH溶液中，存在平衡：PbO（s）+NaOH（aq）NaHPbO2（aq），其溶解度曲線如圖所示。①過程Ⅱ的目的是脫硫。濾液1經(jīng)處理后可在過程Ⅱ中重復使用，其目的是(選填序號)。A．減少PbO的損失，提高產(chǎn)品的產(chǎn)率B．重復利用氫氧化鈉，提高原料的利用率C．增加Na2SO4濃度，提高脫硫效率②過濾Ⅲ的目的是提純，綜合上述溶解度曲線，簡述過程Ⅲ的操作_______________________?！敬鸢浮竣貯、B；②將粗PbO溶解在一定量35%NaOH溶液中，加熱至110℃，充分溶解后，趁熱過濾，冷卻結晶，過濾、洗滌并干燥得到PbO固體?！窘馕觥竣龠^程Ⅱ脫硫過程中發(fā)生的反應為PbSO4+2NaOH==PbO+Na2SO4+H2O，而濾液Ⅰ中含有硫酸，可降低溶液的pH，使平衡：PbO（s）+NaOH（aq）NaHPbO2（aq）逆向移動，減少PbO的損失，提高產(chǎn)品的產(chǎn)率，同時重復利用NaOH，提高原料的利用率答案選AB；②根據(jù)PbO的溶解度曲線，提純粗Pb的方法為將粗PbO溶解在35%NaOH溶液中配成高溫下的飽和溶液，降溫結晶、過濾，洗滌并干燥即可得到PbO。3．鋰離子電池的應用很廣，其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰（LiCoO2）、導電劑乙炔黑和鋁箔等。充電時，該鋰離子電池負極發(fā)生的反應為6C+xLi++xe-=LixC6。現(xiàn)欲利用以下工藝流程回收正極材料中的某些金屬資源（部分條件未給出）?？捎名}酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺點是__________________________?！敬鸢浮坑新葰馍桑廴据^大【解析】鹽酸具有還原性和酸性，可用鹽酸代替硫酸和H2O2的混合液，LiCoO2能將鹽酸氧化成Cl2，Cl2污染較大。4．最近的研究發(fā)現(xiàn)，復合氧化物鐵酸錳(MnFe2O4)可以用于熱化學循環(huán)分解水制氫，因而受到許多發(fā)達國家的青睞。MnFe2O4的制備流程如下：利用MnFe2O4熱化學循環(huán)制氫的反應可表示為請認真分析上述兩個反應并回答下列問題：①若MnFe2O4－x中x＝，則MnFe2O4－x中Fe2＋占全部鐵元素的百分率為_______。②該熱化學循環(huán)新氫法的優(yōu)點有____________________________(答兩點即可)。③該熱化學循環(huán)法制氫尚有不足之處，進一步改進的研究方向是_____________?！敬鸢浮竣?0%②具有過程簡單、無污染、物料廉價并可循環(huán)使用及氧氣和氫氣在不同步驟生成，因此不存在高溫氣體分離等優(yōu)點③尋找合適的催化劑，使MnFe2O4分解溫度降低或找分解溫度更低的氧化物【解析】由反應：，Mn的化合價不變，當x=時，假設Fe的總化合價為x，x+2=2×（），x=，假設1mol物質(zhì)中Fe2+和Fe3+的物質(zhì)的量分別為a、b，則a+b=2,2a+3b=，解得a=，b=，F(xiàn)e2＋占全部鐵元素的百分率為+×100%=60%；該反應步驟簡單，無污染，MnFe2O4可以循環(huán)使用，但是因為所需的溫度較高，需要尋找合適的催化劑，降低反應的溫度，以減少能源消耗。5．三氧化鉻(CrO3)又叫鉻酸酐，是一種暗紅色固體，溶于水會生成鉻酸(H2CrO4)，200℃以上會部分分解生成氧化鉻（Cr2O3)。I.下圖是用鉻鐵礦（主要成分是FeCr2O4，含A12O3、SiO2等雜質(zhì)）生產(chǎn)CrO3的傳統(tǒng)工藝流程，請回答相關問題。II.某工廠采用了一種新的生產(chǎn)CrO3的工藝流程，與傳統(tǒng)工藝流程主要區(qū)別如下圖所示（中間過程省略）。新工藝與傳統(tǒng)工藝相比有多種優(yōu)點：可得到價值更高的副產(chǎn)品KNO3；___；從綠色化學角度考慮新工藝也存在某種缺點，該缺點是____?！敬鸢浮磕芎妮^低、產(chǎn)品純度更高硝酸揮發(fā)或分解會產(chǎn)生污染【解析】新工藝最后一步需要溫度是90℃，傳統(tǒng)工藝是高溫，因此新工藝能耗較低；CrO3200℃以上會部分分解生成Cr2O3，因此新工藝所得CrO3純度更高；從綠色化學角度考慮新工藝也存在某種缺點，該缺點是硝酸揮發(fā)或分解會產(chǎn)生污染。6．碲(Te)具有兩性特征，銅陽極泥是提取碲的主要原料，碲在銅陽極泥中主要以Me2Te(Me表示金屬Cu、Pb、Au、Ag等)的形式存在。(1)利用“氯化浸出-還原法”制備Te的工藝流程如下所示?！把趸瘔A浸-電解法”指的是在氧化劑的作用下，Cu2Te與NaOH溶液反應生成Na2TeO3，經(jīng)電解即可獲得Te。與“氯化浸出-還原法”相比“氧化堿浸-電解法”的優(yōu)點是___________(任寫一點)【答案】不生成氯氣等污染性氣體（或工藝簡單）【解析】根據(jù)以上分析可知與“氯化浸出-還原法”相比“氧化堿浸-電解法”的優(yōu)點是如不產(chǎn)生氯氣等污染性氣體，反應步驟少，簡便，成本低等。7．以白云石（化學式表示為MgCO3·CaCO3）為原料制備氫氧化鎂的工藝流程如下：傳統(tǒng)工藝將白云石分解為氧化鎂和氧化鈣后提取，該工藝采用輕燒白云石的方法，其優(yōu)點是_____________、_____________。【答案】便于CaCO3分離（2分）(其他合理答案也給分，如：減少CO2排放)【解析】減少能源消耗、便于CaCO3分離。8．聚合硫酸鐵（PFS）是水處理中重要的絮凝劑，如圖是以回收廢鐵屑為原料制備PFS的一種工藝流程．（4）相對于常壓蒸發(fā)，減壓蒸發(fā)的優(yōu)點是____________?！敬鸢浮靠梢苑乐箿囟冗^高，聚合硫酸鐵分解【解析】減壓蒸發(fā)可以防止溫度過高，導致產(chǎn)物分解。9．堿式碳酸鉍[(BiO)2CO3·]又名碳酸氧鉍，高溫灼燒時會分解為Bi2O3，其用途包括制備其它鉍化合物、分析試劑、制備胃藥等，工業(yè)生產(chǎn)(BiO)2CO3·的流程如下圖所示，請回答下列相關問題。酸溶過程生成的氣體是NO，該反應的離子方程式是______________________。工廠在生產(chǎn)中將NO與適量空氣混合后通入水中得到稀硝酸，該操作的優(yōu)點是___________、___________?！敬鸢浮肯跛峥裳h(huán)利用（節(jié)約成本）減少污染10．鋁是地売中含量最多的金屬元素，自然界中主要以Al2O3的形式存在于鋁土礦中。工業(yè)上以鋁土礦(主要成分是A12O3，雜質(zhì)有SiO2、Fe2O3等)為原料制備金屬鋁，其工藝流程如圖所示:該生產(chǎn)過程中，需向反應Ⅱ中加入X①X可為過量的CO2，則溶液B中主要的溶質(zhì)是__________，為了使溶液B循環(huán)利用，應補充的物質(zhì)是____________(填序號)a.CaOb.HClc.Na2CO3②X也可為少量Al(OH)3晶種(晶種可加速沉淀的生成)，其優(yōu)點是___________________?！敬鸢浮縉aHCO3a溶液B可直接循環(huán)使用【解析】①偏鋁酸鈉與過量的CO2反應生成碳酸氫鈉，碳酸氫鈉與氧化鈣反應生成氫氧化鈉，可循環(huán)使用，故答案為a；②因Al(OH)3晶種可加速沉淀的生成，偏鋁酸鈉水解生成氫氧化鋁和氫氧化鈉，所以溶液B可直接循環(huán)使用。11．碘酸鉀可用作食用鹽的加碘劑，為無色或白色顆粒或粉末狀結晶，加熱至560℃開始分解，是一種較強的氧化劑，水溶液呈中性,溶解度在0℃時為，100℃時為。下圖是利用過氧化氫氧化法制備碘酸鉀的工業(yè)流程:步驟⑤用冰水冷卻至0℃,過濾出碘酸鉀晶體,再用適量冰水洗滌2~3次。用冰水洗滌的優(yōu)點是_____________【答案】減少洗滌過程中造成的KIO3損失【解析】碘酸鉀在0℃時為，100℃時為，所以為了減少洗滌過程中造成的KIO3損失盡量使用冰水洗滌；12．KIO3是一種重要的無機化合物，可作為食鹽中的補碘劑?；卮鹣铝袉栴}：利用“KClO3氧化法”制備KIO3工藝流程如下圖所示：KIO3也可采用“電解法”制備，裝置如圖所示。與“電解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之處有___________________________________________（寫出一點）。【答案】產(chǎn)生Cl2易污染環(huán)境（或其它合理作案）【解析】電解法過程中，陽極發(fā)生反應I2-10e－+12OH－═2IO3－+6H2O制備KIO3，整個電解池裝置沒有產(chǎn)生氧化法過程中的Cl2，即沒有產(chǎn)生污染大氣環(huán)境的有毒氣體。13．氯化亞銅是一種重要的化工原料，廣泛應用于有機合成、石油、油脂、染料等工業(yè)。一種利用低品位銅礦(Cu2S、CuS及FeO和Fe2O3等)為原料制取CuCl的工藝流程如下：步驟Ⅶ獲得CuCl晶體需經(jīng)過濾、洗滌、干燥。洗滌時，常有無水乙醇代替蒸餾水做洗滌劑的優(yōu)點是______________(寫一點)?！敬鸢浮勘苊釩uCl溶于水而損失(或防止被氧化，或縮短干燥時間降低能耗，或其他合理答案）【解析】用無水乙醇代替蒸餾水洗滌CuCl晶體，可避免CuCl溶于水而損失(或防止被氧化，或縮短干燥時間降低能耗)。14．龔老師查閱資料發(fā)現(xiàn)AgSCN為白色難溶物，Ag+可以氧化SCNˉ和Fe2+。為探究SCNˉ和Fe2+的還原性強弱，該同學設計了下圖實驗裝置并進行下列實驗。先斷開電鍵K，向溶液X中滴加·L-1KSCN溶液，無明顯現(xiàn)象，說明___________________；閉合電鍵K后，若觀察到的實驗現(xiàn)象有溶液X逐漸變紅、右邊石墨電極上有固體析出、電流計指針偏轉，據(jù)此得出的結論是_____，溶液變紅的原因是__________________(用離子方程式表示)，該實驗設計的優(yōu)點是_____?！敬鸢浮縁e2+的還原性強于SCN-Fe2+-e-===Fe3+、Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3氧化性離子和還原性離子不直接接觸，避免產(chǎn)生沉淀而導致離子濃度降低【解析】先斷開電鍵K，向溶液X中滴加·L-1KSCN溶液，無明顯現(xiàn)象，說明溶液中無Fe3+，閉合電鍵K后，若觀察到的實驗現(xiàn)象有溶液X逐漸變紅、右邊石墨電極上有固體析出、電流計指針偏轉，據(jù)此得出的結論是Fe2+的還原性強于SCN-，溶液變紅的原因是Fe2+-e-=Fe3+、Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3，該實驗設計的優(yōu)點是氧化性離子和還原性離子不直接接觸，避免產(chǎn)生沉淀而導致離子濃度降低，故答案為溶液中無Fe3+，F(xiàn)e2+的還原性強于SCN-，F(xiàn)e2+-e-=Fe3+、Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3，氧化性離子和還原性離子不直接接觸，避免產(chǎn)生沉淀而導致離子濃度降低。15．過氧化鈣微溶于水，溶于酸，可作分析試劑、醫(yī)用防腐劑、消毒劑。以下是一種制備過氧化鈣的實驗方法?；卮鹣铝袉栴}：（一）碳酸鈣的制備（1）步驟①加入氨水的目的是_______。小火煮沸的作用是使沉淀顆粒長大，有利于____。(二)過氧化鈣的制備（3）步驟②的具體操作為逐滴加入稀鹽酸，至溶液中尚存有少量固體，此時溶液呈____性（填“酸”、“堿”或“中”）。將溶液煮沸，趁熱過濾。將溶液煮沸的作用是___________。（4）步驟③中反應的化學方程式為________，該反應需要在冰浴下進行，原因是_________。（5）將過濾得到的白色結晶依次使用蒸餾水、乙醇洗滌，使用乙醇洗滌的目的是_______。（6）制備過氧化鈣的另一種方法是：將石灰石煅燒后，直接加入雙氧水反應，過濾后可得到過氧化鈣產(chǎn)品。該工藝方法的優(yōu)點是______，產(chǎn)品的缺點是_______?！敬鸢浮浚?）調(diào)節(jié)溶液pH使Fe(OH)3沉淀；過濾分離；（3）酸；除去溶液中溶解的CO2；（4）CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2=CaO2↓＋2NH4Cl＋2H2O或CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2＋6H2O=CaO2·8H2O↓＋2NH4Cl；溫度過高時過氧化氫分解；（5）去除結晶表面水分；（6）工藝簡單、操作方便；純度較低?！窘馕觥浚?）反應中鹽酸過量，且溶液中含有鐵離子，因此步驟①加入氨水的目的是中和多余的鹽酸，沉淀鐵離子；小火煮沸的作用是使沉淀顆粒長大，有利于過濾。（3）步驟②的具體操作為逐滴加入稀鹽酸，至溶液中尚存有少量固體