化工生产及定量分析中的综合计算问题练与析..docVIP

化工生产及定量分析中的综合计算问题练与析 本案例设置的指导思想：化学计算对于高中学生来说一直是个难度相对较大的板块，对学生的能力要求比较高。化学计算问题设置的角度和题型比较多，而最近几年江苏高考化学试卷中有关计算的题目有所减少，主要出现的方式为与其它板块的知识内容以及题型相交叉。结合化工生产过程中的具体情景设置计算型问题是最近几年考察学生综合分析及计算能力的常见形式之一，化学定量分析中的计算也是高中学生应该掌握的重要内容。我校高三备课组主要针对该部分内容，精心挑选出相关的试题，通过同学的自主分析练习和老师的分析讲解，力求能够在该部分问题的解决能力上有所提高。问题的重心主要在原料的投料比、转化率、定量分析等方面。 问题示例1（有关氨、氮肥等物质的生产方面）：某化肥厂以氨和空气（其中氧气的体积分数为0.2）为原料生产硝酸铵过程如下： 其中反应①为4NH3＋5O24NO＋6H2O ⑴步骤②中发生了两个反应，将这两个化学方程式合并为一个化学方程式，可表示为_____________________________________。 ⑵若不考虑副反应且各步反应均完全，为使生产过程中不再补充空气，则原料气中氨（包括第③步被硝酸吸收的氨）的体积分数最大值为____________。 ⑶假设实际生产中，反应①、②中含氮物质的利用率分别为a、b，反应③中氨的利用率为c、硝酸的利用率为100％，则合成硝酸铵的整个流程中，氨的总利用率是多少？（要求写出解题过程） 分析：该问题前两个问题主要考察学生对若干个反应进行加和后得到总的变化结果的方法，大多数同学都可以顺利解决，最后一问则考察有关利用率问题，稍有难度。 答案.（1）4NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3??????? （2）1/6（或16.7%） （3）解法一：假设消耗NH3的总物质的量为1mol，其中用于制取HNO3的NH3的物质的量为x mol，被HNO3吸收的NH3的物质的量为ymol，则有：x＋y＝1、abx＝cy。 解得：x＝??????? y＝? 氨的总利用率＝（xab＋yc）／1＝ 解法二：假设第①步参加反应的氨气的物质的量为4mol，则：生成硝酸的物质的量4abmol； ? 第③步需要氨气的物质的量为mol；氨的总利用率＝＝ 一定条件 动手练1：以天然气为原料合成氨是新的生产氮肥的方法，它具有污染小、成本低等诸多特点，其过程大体如下： 某工厂以标准状况下的含CH4 89.6%的天然气100 m3为原料经过上述过程，生产尿素和硝酸铵。 ⑴ 合成氨生产过程中氨的产率为60%，假设其它各步反应均完全且不考虑副反应，求100 m3的天然气可生产尿素的质量。（注：产率为实际产量与理论产量之比） ⑵ 为使硝酸生产过程中不再补充空气，假设各步反应均完全且氨中氮元素全部转化为HNO3，空气中氧气的体积分数设为20%，求由氨气和空气组成的原料气中 (不包含被硝酸吸收的氨气)氨气与空气的体积比。 ⑶ 实际生产中，若氨的产率为60%，硝酸的产率为80%，求100 m3的天然气最多可生产硝酸铵的质量。 动手练1答案.．（1）192kg ???（2）1：10? （3）227．6kg 动手练2：. 工业上用丁烷氧化法制醋酸，反应的化学方程式可表示为： 2C4H10＋5O24CH3COOH＋2H2O 现用58吨丁烷为原料制取醋酸，求： （1）理论上需要标准状况下的空气?????? m3（设空气中O2、N2的体积分数分别为0.2、0.8），同时生成水?????????? 吨。 （2）若生成的醋酸溶解在生成的水中，所得醋酸的质量分数为??????????? %。 （3）若同时生产质量分数为100%的冰醋酸m1吨和质量分数为50%的醋酸m2吨，且，需补充水y吨，则y与x的关系式为?????????????? ；若不补充水，则m1＋m2＝?????????? 。 动手练2答案．（1）．2.8?05? ；18? ??（2）．86.96%??? （3）．? ；138 问题示例2（关于氯碱工业）工业上生产盐酸，必须先合成氯化氢气体，生产中得到的氯化氢气体中或多或少都会含有生成氯化氢的一种反应物，将该混合物用蒸水吸收可得一定浓度的纯盐酸，此过程中逸出的气体可以循环利用。 (1)写出工业电解食盐水制取H2和Cl2的化学方程式：???????????????????????????????????? 。 (2)工业上要得到纯盐酸并保障工人工作安全，如何合成氯化氢是关键的一步。则下列合成氯化氢气体的方法能达到生产目的的是________。 A．点燃H2和Cl2的混合物，二者体积(标准状况下测定)比为1∶1最合适 B．点燃H2和Cl2的混合物，二者体积(同温同压下测定)比不应为1∶1 C．纯净的H2在过量的Cl2中安静