山西20XX届中考化学复习方案课时训练（十八）常见气体制取、干燥和净化

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山西2018届中考化学复习方案课时训练（十八）常见气体的制取、干燥和净化 本文简介：课时训练(十八)常见气体的制取、干燥和净化1．[2017·成都]关于实验室制取气体的说法错误的是()图K18－1A．装置①可用于制二氧化碳B．装置②可用于制氧气C．装置③可用于收集二氧化碳D．装置④可用于收集氢气2．[2017·江西]下列物质用于实验室制取气体，可以直接采用图K18－2所示装置的是(

山西2018届中考化学复习方案课时训练（十八）常见气体的制取、干燥和净化 本文内容：

课时训练(十八)

常见气体的制取、干燥和净化

1．[2017·成都]关于实验室制取气体的说法错误的是(

)

图K18－1

A．装置①可用于制二氧化碳

B．装置②可用于制氧气

C．装置③可用于收集二氧化碳

D．装置④可用于收集氢气

2．[2017·江西]下列物质用于实验室制取气体，可以直接采用图K18－2所示装置的是(

)

图K18－2

A．用氯酸钾和二氧化锰制取氧气

B．用锌粒和稀硫酸制取氢气

C．用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气

D．________________________________________________________________________

3．[2017·青岛]根据下列装置图填空。

图K18－3

(1)写出图中标有序号的仪器名称：①__________；②________。

(2)实验室制取气体时，组装好仪器后，应先______________________，再添加药品。

(3)实验室用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳时，应选用的发生装置是________(填序号)，该反应的化学方程式为__________________________________________。

(4)实验室选择气体发生装置时，应考虑的因素是________________和________________。

4．[2017·齐齐哈尔]利用图K18－4所示装置进行气体的制取实验，请回答下列问题。

图K18－4

(1)写出标号a仪器的名称：________。

(2)用氯酸钾制取氧气的化学方程式为________________________________，选择④装置收集氧气，气体从________(填序号)端进入。若改用排水法收集，实验结束后先撤导气管后熄灭酒精灯，目的是防止________________________________________________________________________。

(3)实验室用大理石和________(填药品名称)反应制取二氧化碳。与②相比，③作为发生装置的优点是____________________________，在装置④中盛放________可用于干燥二氧化碳气体。

5．[2017·龙东]根据图K18－5实验装置，按要求回答下列问题。

图K18－5

(1)写出标号仪器的名称：①________；②________。

(2)实验室可用氯酸钾和二氧化锰制取氧气，其反应的化学方程式为________________________________________________________________________，

基本反应类型为________；若要收集较纯净的氧气可选择的收集装置为________。

(3)实验室制取并收集二氧化碳应选择的装置为________；验满二氧化碳的方法是____________________________________；装置B中用分液漏斗代替长颈漏斗的优点是______________________。

6．[2017·营口]请你根据所学知识并结合图K18－6所示装置，回答有关问题。

图K18－6

(1)指出标号仪器的名称①________。

(2)用氯酸钾和二氧化锰共热制取氧气的化学方程式是____________________________________。用C装置收集氧气不纯的原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________(写一点即可)。

(3)制取并收集一瓶干燥的二氧化碳气体，所选装置接口的连接顺序是________(填序号)。判断二氧化碳是否收集满的方法是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

7．[2017·来宾]图K18－7是实验室制取纯净、干燥的二氧化碳气体，并探究其某些性质的实验装置。据图回答下列问题。

图K18－7

(1)D处应连接________(填“A”“B”或“C”)装置。

(2)E装置的作用是________________________；用G装置收集二氧化碳气体，a端应连接G装置________(填“b”或“c”)端。

(3)写出H装置中发生反应的化学方程式：__________________________________。

8．[2017·长春]实验室利用2KClO32KCl＋3O2↑制取氧气，并用排水法收集。

图K18－8

(1)根据实验要求和可供选择的仪器，回答下列问题。

①仪器B的名称是________。

②若制取9.6

g

O2，至少需要________g的KClO3完全分解。

③组装整套装置时，需选用图中的B、C、E、F、H、K、M、O和________。

④收集氧气的操作如下，其正确顺序为________。

a．当气泡连续并比较均匀地放出时，再将导管口伸入盛满水的集气瓶

b．当气体收集满时，在水面下用毛玻璃片盖住瓶口，移出水面正放在桌面上

c．将集气瓶盛满水，用毛玻璃片盖住瓶口，倒立在盛水的水槽内

(2)制取下列气体时，可采用③中整套装置的是________。

A．锌粒和稀硫酸反应制取氢气

B．加热无水醋酸钠与碱石灰的固体混合物制取难溶于水的甲烷

C．加热碱石灰和氯化铵的固体混合物制取极易溶于水的氨气

9．[2017·娄底]请结合下列实验装置，回答问题。

图K18－9

(1)请写出仪器①的名称：__________。

(2)实验室可用高锰酸钾制取氧气，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

欲用该方法制取一瓶较纯净的氧气，要选择的发生装置和收集装置是________(填序号)。

(3)实验室用E装置来收集CO2，验满的方法是____________________________________________________________。

(4)实验室在常温下用块状电石和水反应制取乙炔气体，由于该反应十分剧烈，所以必须严格控制反应速率，你认为图K18－9中最适宜的发生装置是________(填序号)。

图K18－10

(5)图K18－10所示装置具有多种用途，下列有关它的用途的说法中，正确的是________(填序号)。

A．该装置用于排空气法收集氢气时，气体应从a端管口通入

B．瓶内装满水，用于收集氧气时，气体应从a端管口通入

C．瓶内装入浓硫酸用于干燥CO2时，气体应该从a端管口通入

D．瓶内装满氧气，要将氧气排出，水应从a端管口通入

10．[2017·湘潭]根据下列实验装置图填空。

图K18－11

(1)写出图中仪器a的名称：________。

(2)实验室可用图中的装置来制备和收集一些常见的气体，请用化学方程式和图中字母序号填写下表空白。

制取的

气体

反应原理(用化学方程式表示)

发生装置

收集装置

O2

________________________________________________________________________

A

________

CO2

________________________________________________________________________

________

D

H2

Zn＋H2SO4===

ZnSO4＋H2↑

B或C

________

(3)汽车尾气中的一氧化氮是一种无色有毒气体，难溶于水，密度略大于空气。实验室中制取一氧化氮可采用的收集装置是________(填序号)。

(4)某同学取一定浓度的盐酸与石灰石反应，将生成的气体通入新制澄清石灰水中，始终未见浑浊，可能的原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________(写出一条即可)。

11．[2017·广东]根据图K18－12回答有关问题。

图K18－12

(1)仪器a的名称是________；图中可用于加热KClO3制备O2的装置为________(填序号)，化学方程式为________________________________。

(2)若用铁片与稀盐酸在A装置中制备H2，铁片应放在________________；用F收集H2时导入气体的导管端为________(填“b”或“c”)；检验装置D气密性的方法是：用止水夹夹紧导管口的胶皮管后，________________________________________________________________________

________________________________________________________________________，则气密性良好。

(3)图中可用于固液反应制备气体的装置中，不能使反应随时发生或停止的装置是________(填序号)，原因是反应过程中若用止水夹夹紧胶皮管后，________________________________________________________________________。

(4)若用过氧化氢溶液制备O2，最好选用装置________(填序号)，把F装满水，用排水法收集O2并测定气体积，应在________(填“b”或“c”)端连接上一个量筒。

12．[2017·镇江]请结合图K18－13回答问题。

图K18－13

(1)仪器名称：①________；②________。

(2)用氯酸钾和二氧化锰制取氧气，可选用装置________(填序号)和D组合，反应的化学方程式为______________________________________，二氧化锰的作用是________。

(3)实验室可用装置B或C制取H2，C装置相对于B的优点有______________________。用E装置收集H2，气体应从_____(填“a”或“b”)端通入。

(4)有同学将实验室制取的CO2通入澄清石灰水，石灰水未变浑浊，于是作如下探究：

图K18－14

①实验室制CO2反应的化学方程式为________________________________________。

②装置F、H中溶液变浑浊，G中溶液不变浑浊，则原石灰水未变浑浊的原因是________________________________________________________________________。

③装置G的作用是________________________________________________________________________。

13．[2017·达州]图K18－15是实验室制取气体的部分装置，请回答下列问题。

图K18－15

(1)写出仪器a的名称________。

(2)氢气是最理想的燃料。通常状况下，氢气密度比空气小，难溶于水。

欣悦同学用锌粒与盐酸反应制取氢气，选择的装置组合是________(填序号)，该发生装置的优点是________________________________，若用F装置排空气法收集氢气，气体应从________(填“b”或“c”)端进入。

[提出问题]

①导出的气体除H2外，还有哪些气体？

②氢气除具有可燃性外，还具有什么化学性质？

[设计实验方案]

欣悦同学按图K18－16装置进行实验(假设每个装置中气体都完全反应或吸收)。

图K18－16

[实验现象和结论]

实验现象

实验结论

甲装置中的白色固体变成蓝色

气体中有H2O

乙装置中产生________

气体中有HCl

丁装置中玻璃管内红色粉末变成黑色、戊装置中白色固体变成蓝色

H2能与Fe2O3反应，丁装置中玻璃管内反应的化学方程式为__________________________

[交流总结]

①根据丁装置中实验现象，说明氢气具有________性。

②丁装置加热前通入H2的目的是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

14．[2017·包头]根据图示回答问题。

(1)仪器⑥的名称是______；从图K18－17中选择实验室制备并收集二氧化碳的仪器组合________(填序号)，该装置还可用于实验室制氧气，写出相关的制氧气的化学方程式________________________________________________________________________

________________。

图K18－17

(2)氯气是一种重要的化工原料，它是一种黄绿色的有毒气体，密度比空气大，能溶于水，并能与氢氧化钠等碱溶液反应。

①实验室制取氯气的反应原理为MnO2(固体)＋4HCl(浓)X＋2H2O＋Cl2↑，则X的化学式为________。

②实验室用图K18－18所示装置可制取并收集一瓶纯净干燥的氯气，导管口的正确连接顺序是a→________(填序号)，其中饱和食盐水的作用是________。

图K18－18

15．[2017·青岛]某混合气体中含有CO、CO2、SO2三种气体。

某兴趣小组对此进行了探究。

[查阅资料]

Ⅰ.SO2能使品红溶液褪色，易与高锰酸钾溶液反应而被吸收，能与氢氧化钠溶液反应，能使澄清石灰水变浑浊。

Ⅱ.CO和CO2均不能使品红溶液褪色，也不与高锰酸钾溶液反应。

Ⅲ.CO与CuO反应的化学方程式为CO＋CuOCu＋CO2。

[实验探究]

为验证这三种气体，

同学们在老师指导下，

设计并进行如下实验：

图K18－19

[事实与结论]

通过实验验证了以上三种气体的存在，

请完成下列空格：

(1)装置E的作用是________________________________________________________________________；

装置F的作用是________________________________________________________________________。

(2)能证明气体中含有SO2的现象是__________，含有CO2的现象是________。

[反思与评价]

若将装置①和装置②互换，

则无法验证的气体是________(填写化学式)。

参考答案

1．C

2．C

用块状石灰石或大理石和稀盐酸制二氧化碳

3．(1)酒精灯

集气瓶

(2)检查装置的气密性

(3)B

CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O

(4)反应物的状态

反应条件

4．(1)酒精灯

(2)2KClO32KCl＋3O2↑

b

水倒流入试管，使试管炸裂

(3)稀盐酸

可以控制反应的开始和停止(或可以控制反应的发生和结束或随开随用，随关随停)

浓硫酸

5．(1)酒精灯

集气瓶

(2)2KClO32KCl＋3O2↑

分解反应

E

(3)BC

将燃着的木条放在集气瓶口，火焰熄灭，则已满

可以控制反应的速率

6．(1)长颈漏斗

(2)2KClO32KCl＋3O2↑

未等到气泡连续均匀冒出时就开始收集(或集气瓶中未装满水)

(3)bfgd

将燃着的小木条放在集气瓶口，若木条熄灭，证明已满，反之不满

7．(1)C

(2)除去盐酸挥发出的氯化氢气体

c

(3)CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O

8．(1)①试管

②24.5

③A、N

④c、a、b

(2)B

9．(1)锥形瓶

(2)2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑

AD

(3)把燃着的木条放在集气瓶口，如果木条熄灭，说明已经收集满

(4)C

(5)CD

10．(1)锥形瓶

(2)2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑

D或F

CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑

B或C

E或F

(3)F

(4)使用的盐酸浓度过大使产生的气体中混有氯化氢气体

11．(1)漏斗

C

2KClO32KCl＋3O2↑

(2)有孔塑料片上方

c

通过长颈漏斗向试管中加水至在长颈漏斗中形成一段水柱，一段时间内高度不下降

(3)B

液体不能与固体分离

(4)B

b

12．(1)铁架台

长颈漏斗

(2)A

2KClO32KCl＋3O2↑

催化作用

(3)可控制反应的发生和停止

a

(4)①CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑

②二氧化碳中含有HCl

③证明HCl已除尽

13．(1)集气瓶

(2)BC或BD

可以随时控制反应的发生和停止

c

[实验现象和结论]

白色沉淀

Fe2O3＋3H22Fe＋3H2O

[交流总结]

①还原

②排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸事故

14．(1)长颈漏斗

①②③⑥⑨(或③⑤⑥⑨)

2H2O22H2O＋O2↑

(2)①MnCl2

②d→e→c→b→g→f→h

除去浓盐酸挥发出的氯化氢气体

15．(1)吸收二氧化碳气体

检验二氧化碳气体是否被完全除去

(2)A中的品红溶液褪色

D中的澄清石灰水变浑浊

[反思与评价]

CO2、SO2

[解析]

(1)氢氧化钠溶液能与二氧化碳气体反应生成碳酸钠和水，所以E装置的作用是除去混合气体中的二氧化碳，防止对后面的实验产生干扰；二氧化碳气体能使澄清石灰水变浑浊，所以，F装置的作用是检验混合气体中的二氧化碳是否被除尽。(2)二氧化硫气体能使品红溶液褪色，当观察到A中的品红溶液褪色，证明混合气体中含有二氧化硫；二氧化碳气体与品红溶液、高锰酸钾溶液均不发生反应，当观察到D中的澄清石灰水变浑浊，证明混合气体中含有二氧化碳。

[反思评价]

二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水变浑浊，且都能被氢氧化钠溶液吸收，所以，若将装置①和②互换，就无法确定使D中澄清石灰水变浑浊的气体是二氧化碳还是二氧化硫，所以，无法验证二氧化碳、二氧化硫气体的存在。

篇2：九年级化学上册我们周围的空气“实验活动1氧气的实验室制取与性质”竞赛辅导题新人教版

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九年级化学上册我们周围的空气“实验活动1氧气的实验室制取与性质”竞赛辅导题新人教版 本文简介：“实验活动1：氧气的实验室制取与性质”竞赛辅导题一、选择题1.下图为实验室用等质量的高锰酸钾和氯酸钾（另加少量的二氧化锰），分别制取氧气的数据分析示意图。下列依据图示信息所得出的分析正确的是（）A.同时开始加热，先收集到氧气的是氯酸钾B.加入少量的二氧化锰使氯酸钾产生的氧气质量增加C.反应所需时间较

九年级化学上册我们周围的空气“实验活动1氧气的实验室制取与性质”竞赛辅导题新人教版 本文内容：

“实验活动1：氧气的实验室制取与性质”竞赛辅导题

一、选择题

1.下图为实验室用等质量的高锰酸钾和氯酸钾（另加少量的二氧化锰），分别制取氧气的数据分析示意图。下列依据图示信息所得出的分析正确的是（

）

A.

同时开始加热，先收集到氧气的是氯酸钾

B.

加入少量的二氧化锰使氯酸钾产生的氧气质量增加

C.

反应所需时间较长的是高锰酸钾

D.

用相同容积的试管需要制取较多量的氧气时，宜选择氯酸钾为原料

2.下列四个坐标图分别表示四个实验过程中某些量的变化，其中不正确的是(

)

A.过氧化氢

溶液分解

B．向盐酸和氯化钙的混合溶液中滴加

碳酸钠溶液

C．在一定温度下，向有氯化钠固体的氯化钠溶液中加入水搅拌

D．给氯酸钾和二氧化锰的混合物加热

A.

A

B.

B

C.

C

D.

D

3.下列是某化学学习小组在“人吸入的空气和呼出的气体中有什么不同”的探究活动中提出的一些说法，其中错误的是（

）

A.

证明呼出的气体含二氧化碳多的证据是：呼出的气体能使澄清石灰水变浑浊

B.

判断呼出的气体含氮气的依据是：空气中含有氮气，而氮气不为人体吸收

C.

证明呼出的气体含水蒸气多的证据是：呼出的气体在玻璃片上结下水珠

D.

证明呼出的气体含氧气的证据是：呼出的气体能使木条燃烧更旺

4.下列4个图形能正确反映对应变化关系的是（

）

A.

向一定量稀硫酸中加入NaOH溶液?

B.

向一定量CuSO4溶液中加入Zn粉?

C.

加热KClO3与MnO2固体混合物?

D.

向一定量NaOH和Ca（OH）2的混合溶液中加入Na2CO3溶液?

5.实验室用高锰酸钾制取和收集氧气，简要分为以下几步：①装药品；②检查装置气密性；③排水法收集气体；④固定装置；⑤加热；⑥把导管从水槽中取出；⑦停止加热。实验操作顺序正确的是（

）

A.

①②③④⑤⑥⑦

B.

③①②⑤④⑥⑦

C.

②①④⑤③⑥⑦

D.

①④②③⑤⑦⑥

6.下图为实验室用等质量的高锰酸钾和氯酸钾(另加少量的二氧化锰)，分别制取氧气的数据分析示意图。下列依据图示信息所得出的分析正确的是（

）

A.

用等质量的高锰酸钾和氯酸钾制取较多量的氧气时，不宜选择氯酸钾

B.

加入少量的二氧化锰使氯酸钾产生的氧气质量增加

C.

反应时间较长的是高锰酸钾

D.

同时开始加热，先收集到氧气的是高锰酸钾

7.下列四个坐标图分别表示4个实验过程中某些质量的变化，其中正确的是（

）

A

B

C

D

向一定量铁粉中滴加稀盐酸

向一定量硫酸铜溶液中不断加入锌粉

加热一定量高锰酸钾固体

向一定量氢氧化钠溶液中滴加稀盐酸

A.

A

B.

B

C.

C

D.

D

8.如图表示了初中化学中一些常见物质的相互转化关系（部分反应条件已省略）．下列说法错误的是（

）

?

A.

圈Ⅰ中发生的反应可能都是分解反应

B.

利用反应②可用来检验二氧化碳气体

C.

圈Ⅱ中的化学反应说明氧气具有可燃性

D.

利用反应①可制得烧碱

9.下列图象能正确反映其对应关系的是（

）

A.

用一定质量的过氧化氢溶液制取氧气

B.

向一定质量的氯化镁溶液中滴加氢氧化钠溶液

C.

向稀盐酸和氯化钠的混和溶液中加入过量的碳酸钠溶液

D.

电解水

10.下列各组物质中，在通常情况下不能发生化学反应的是

A.

铁与硫酸铜溶液

B.

氢氧化镁与稀盐酸

C.

碳酸钠与稀硫酸

D.

氮气和氧气

二、填空题

11.小明学习实验室制取氧气的方法后，要在家里制一点氧气给妈妈看．他用洗脸盆代替水槽，用罐头瓶装满水收集气体，由于仪器不全，他打算向化学老师借，老师给了他下列仪器让他选择：

请你帮小明选出还需要的仪器（填序号）________，小明收集氧气时所用的方法是________，除此之外还可以用________方法收集．若用高锰酸钾制氧气，小明还跟妈妈要了一团棉花，目的是________若证明小明收集到的是氧气，应该________实验结束时应该先撤________，再撤________．

12.实验室现有氯酸钾、二氧化锰和稀盐酸，以及下列仪器．

（1）若利用上述仪器和药品制取氧气，反应的化学方程式为________

，应补充的一种仪器是________（填仪器名称）．

（2）若补充一种药品________（填名称），并利用上述仪器和药品制取二氧化碳，你选择的仪器是________

（填字母），添加药品前应进行的操作是

________

．

13.实验室制备气体并验证其性质是初中化学重要的活动。

（一）氧气的制取及性质

①

请写出I中发生反应的化学方程式________。

②

用II收集氧气是利用了氧气________的性质。

③

制备完毕。用铁丝在氧气中燃烧，该实验的现象是________。

（二）二氧化碳的制取及性质

①

选择药品。适合实验室制取二氧化碳且操作正确的是

________（选填编号）。

②

制取装置如右图所示

i

仪器a的名称是________。

ii加入盐酸的量应在________（选填“x”“y”或“z”）处。

iii请写出证明二氧化碳集满的方法________。

③

将二氧化碳通入滴有紫色石蕊试液的水中，石蕊试液变红，说明溶液呈________性。

④

为使二氧化碳在水中的溶解度增大，可采用的一种方法是________。

（三）比较装置I和IV，有关说法正确的是________（选填编号）。

A．都能随时控制滴加液体的量

B．都能随时控制反应的发生和停止

C．都适用于常温下的反应

D．都只能制备密度比空气大的气体

E．都是反应过程中装置内气体压强大于外界大气压

三、实验探究题

14.实验室利用下图实验装置进行有关化学实验，请回答下列问题：

（1）写出图中指定仪器的名称：①________；②________。

（2）实验室用氯酸钾和二氧化锰制取氧气，发生装置可选择图中的________（填字母），该反应的化学方程式为：________。

（3）某同学想通过装置C收集二氧化碳，气体应从________（填“a”或“b”）进入。

（4）对上述制取二氧化碳实验后的固液残留物进行分离，可选择上图中的装置________（填字母），该操作中玻璃棒的作用是________。

（5）某水泥厂化验室，为了测定某矿山石灰石中碳酸钙的质量分数，取石灰石样品与足量稀盐酸在烧杯中反应(假设石灰石样品中杂质不与稀盐酸反应也不溶于水。)有关实验数据如下表：

反应前

充分反应后

实验

数据

烧杯和稀盐酸的质量

石灰石样品的质量

烧杯和其中混合物的质量

180

g

12g

187．6g

求该石灰石中碳酸钙的质量分数。（计算结果保留一位小数）________

15.在复习氧气、二氧化碳制取和性质时，某小组同学收集了以下装置进行气体制取和性质的练习编制，请你来解答。

（1）写出图中标号①的仪器名称：________；

（2）实验室用高锰酸钾制取并收集氧气应选用的装置是________（填序号，下同），反应的化学方程式为________．检验装置气密性时，除了用手紧握的方法外，还可以采用的方法是________；

（3）实验室可用氧化钙固体与浓氨水在常温下混合制取少量氨气，为了得到平稳的氨气流，应选择的发生装置是________；

（4）为验证二氧化碳的性质，王露将制取的气体通入H装置中，能观察到H中有气泡逸出且溶液变浑浊，则该气体是从________（选填“a”或“b”）通入装置H的，产生该现象的化学方程式为________；

16.下列是中学化学常见的实验装置。

（1）请写出有标号仪器的名称：①________；②________。

（2）在常温下，用亚硫酸钠固体和稀硫酸制取二氧化硫气体，应选用的发生装置是________；由于二氧化硫是易溶于水、密度比空气大的有毒气体，所以应用________装置进行收集，以便将尾气吸收处理，避免造成大气污染。

四、综合题

17.如图是实验室制取氧气可能用到的实验装置．

（1）写出编号仪器的名称：Ⅰ________．

（2）制取氧气时A中锥形瓶内应加入的固体是________，

其作用是________,锥形瓶内液体应加至________

（填“a”或“b”）处．

（3）收集氧气选用的装置是E或

________

，

选择E的理由是________．

（4）加热氯酸钾和二氧化锰的混合物，得到0.3mol氧气，求生成的氯化钾的质量．（请根据化学方程式列式计算）

18.根据碳与氧气的反应，回答下列问题：

（1）做“木炭的燃烧”的实验时，将点燃的木炭放入燃烧匙，燃烧匙应由上而下缓慢伸入集气瓶中的原因是________；

（2）碳不完全燃烧的化学方程式是________；

（3）在相同温度和相同体积的条件下，气体压强与气体分子数能成正比关系。将ag碳和bg氧气放入一恒容容器中，在一定条件下充分反应，相同温度下，测得反应前后容器内的气体压强分别为P1、P2。如果P1

，

则a／b的取值范围是________。

篇3：采用清洁生产工艺制取对二甲苯（PX）分厂设计报告

采用清洁生产工艺制取对二甲苯（PX）分厂设计报告 本文关键词：制取，甲苯，分厂，生产工艺，清洁

采用清洁生产工艺制取对二甲苯（PX）分厂设计报告 本文简介：一、设计题目为某一大型综合化工企业设计一座采用清洁生产工艺制取对二甲苯（PX）的分厂。二、设计基础条件1、原料原料来源及原料规格由各参赛队根据不同的工艺路线和技术经济要求自行确定。2、产品产品结构及其技术规格由参赛队根据本队的市场规划自行拟订。3、生产规模生产规模由参赛队根据本队的资源规划和市场规划

采用清洁生产工艺制取对二甲苯（PX）分厂设计报告 本文内容：

一、设计题目

为某一大型综合化工企业设计一座采用清洁生产工艺制取对二甲苯（PX）的分厂。

二、设计基础条件

1、原料

原料来源及原料规格由各参赛队根据不同的工艺路线和技术经济要求自行

确定。

2、产品

产品结构及其技术规格由参赛队根据本队的市场规划自行拟订。

3、生产规模

生产规模由参赛队根据本队的资源规划和市场规划以及国家的有关政策自

行确定。

4、环境要求

尽量采取可行的清洁生产技术，从本质上减少对环境的不利影响，并对可能

造成环境污染的副产物提出合理的处理方案。

5、公用工程

由总厂提供。

三、工作内容及要求

1、

项目可行性论证

1）

建设意义；

2）

建设规模；

3）

技术方案；

4）

与企业的系统集成方案；

5）

厂址选择；

6）

与社会及环境的和谐发展；

7）

经济效益分析。

2、

工艺流程设计

1）

工艺方案选择及论证

甲苯甲醇烷基化制对二甲苯反应过程是以摩尔比为7:

1的甲苯和甲醇作为反应原料,临氢、临水,其中氢气与原料的摩尔比为8:

1,水与原料的摩尔比为8:

1,在Si、P、Mg复合改性的ZSM-5催化剂上经过一系列复杂的反应,以达到高对二甲苯选择性的目的。甲苯甲醇烷基化反应体系是一个热效应较小的放热过程,其具体的化学反应计量式如下所示:

确定反应进度

在一个化丁流程的设计和模拟中,反应部分的设计模拟是整个工作的核心。该部分既囊括了反应原料所需的压力和温度,又包含了反应产物的信息,所以既决定着反应之1000

1%年对二甲苯项目

发前流程的换热及输送设备的工艺参数,又是后续流程进行分离提纯的前提因素。而对反应部分各反应式的反应进度的准确模拟,则是反应部分模拟的基础。由前文可知,甲苯甲醇烷基化工艺中,除甲苯甲醇烷基化生成对二甲苯的反应之外还有18个副反应,各反应都有各自的反应进度和原料转化率,想要成功模拟反应并开发相应的工艺流程,首先就要通过化工流程模拟技术,确定这些反应的反应进度。大连理工大学工业催化剂研究所测得小试装置反应产物组成的流程如下:令小试得到的气相产物通过冷却器降温至15°C,得到气液两相,再通过色谱方法分别测得两相的组成。

根据催化剂研究所的检验流程,在流程模拟软件HYSYS中按图2.1搭建出模拟流程。

反应原料为甲苯、甲醇,水和氢做为载气,甲苯、甲醇摩尔比7:1,水与原料摩尔比8:1,氢与原料摩尔比8:1。四者混合后经加热器加热至反应温度460°C,流入反应器,反应产物为气相,从反应器流出,经冷却器降温至15°C,进入闪蒸器,反应产物在闪蒸器中降压至常压,由闪蒸器顶部得到气相产物,底部得到液相产物。

本次设计模拟选用的物性方程是PR-BM方程。PR-BM物性方程适用于所有温度、压力下非极性或者极性较弱的体系,对于本次设计模拟的物系十分适合,可以作为实际生产工艺设计的物性方法。

调整反应器中各反应式的反应物转化率,进行反复模拟,得到各反应的模拟转化率,见表

由表2.2中数据可知,模拟结果与小试结果极其相似,可证明模拟得到的反应进度与实际情况相符,可用丁?生产流程模拟设计。

原料混合方式

甲苯甲醇烷基化生产对二甲苯r.艺的原料为甲苯和甲醇,水和氢作为载气,四者需要全部汽化并且混合,之后加热到反应温度进入反应器。其中甲苯、甲醇和水在常温常压下为液态,故需要先将它们汽化后与氢气混合,这就涉及到三者的混合及加热顺序。

根据排列组合,同时考虑到换热器设计因素,可以得到以下四种可能的混合换热顺序:

方案a是最直观的方案,将甲苯、甲醇、水分别汽化后,与氢气混合,作为原料气去加热,但是该方案需要三个换热器,有着最高的设备费用;方案b先将甲苯甲醇混合后与水分别加热汽化,再与氢气混合,只使用两台换热器,甲苯甲醇可以互溶形成均相混合物,加热时传热效果良好,故此方案可行;方案C将甲苯与水混合加热汽化,再与氢气和甲醇蒸汽混合,但是由于甲苯与水不互溶,形成的混合物将会分层,在加热时影响传热效果,故照方案b稍逊一筹;方案d先将甲醇与水混合后与甲苯分别加热器化,再与氢气混合,同理,由于甲醇与水可以互溶,故方案d与方案b都是可行方案,本次设计采用方案b的混合顺序。

反应器网络设计

本工艺采用的ZSM-5催化剂,反应中甲苯转化率达到了

12%左右,在已开发的甲苯甲醇烷基化催化剂中已经属于较高的水平,但如果应用于工业生产仍然不够。工业上提高反应物转化率的方法通常有:反应器中催化剂床层分段,段间加入原料;以及多个反应器串联生产,多段进料。本装置设计规模为lOOOt/a,是一套中试装置,主要目的为研究催化剂的放大效果,为工业规模放大提供参考,故为便于研究和操作灵活,设计采用第二种方法。随着串联反应器增加,甲苯转化率提升的同时,对二甲苯产品也不断增加,副产物也开始不断累积,所以设计中需要确定最优的反应器数目。上一节已经得到了各反应的原料转化率,故可通过流程模拟,研究原料经过不同数目反应器后的产物组成变化趋势,确定反应器数目。为实现该目标,构造模拟流程如下:

理论上,为了保证反应原料在进入反应器时正好处于反应温度,需要在每台反应器前增加换热设备,但是经过计算发现,反应压力下25°C的甲醇汽化并升温至460°C所需热量,与反应产物冷却至460°C放出热量相近,两者混合后温度在459?460°C之间,属于正常反应温度范围。下面以l000t/a的生产规模下,反应器2的进料情况为例,进行

计算证明:

反应器1得到的产物温度为469.8°C,摩尔流量95.27kmol/h,其中含甲苯4.3529kmol。与之对应的新鲜甲醇进料为0.6218kmol/h。反应产物降温至460°C放出热量为:

甲醇汽化升温至46(TC所需热量:

故各反应器之前不需要加换热器维持反应温度。

经过模拟可得到各反应器出口主要组分组成,可知,随着串联反应器数目的增加,对二甲苯产品和副产物二甲苯、甲烷等的组成均随之累积增大。但是对二甲苯的增幅却在逐渐减小,至第四个反应器之后,增幅已经低于0.4个百分点,同时考虑到工业化规模生产时的反应器设计,最终确定串联反应器数目为3个,甲苯转化率为29.87%。

1000吨/年对二甲苯项目

发工、炼油、能源、医药、生物工程和环境保护等众多工业过程系统中的重要反装置。

流化床反应器的优点有:

①传热效果好流化床反应器中,流化的催化剂颗粒在床层内做着强烈的循环运动,保证了气-固、固-固和料-壁之间的有效接触和混合,使它们之间有着较高的传热速率。同时反应器这种混合效应可以使反应器内温度均匀,避免发生“热点”和“飞温”现象。所以流化床反应器十分适合强放热和热敏感的流程。

②可实现同体物料连续进出流化床呈现拟流体流动特性,使固体颗粒能够方便地加入和移出反应器。在催化剂的时候,可以顺利的移出失活催化剂、加入再生催化剂,可使催化剂在反应器与再生器之间实现循环,在生产的同时执行反应和再生操作。此外,这种流动特性也可以通过固体颗粒携走大量的反应热。

③压降低

与同定床相比,同样颗粒的粒度和表观流化气速相同时,催化剂颗粒在悬浮状态下的压降耍低很多。

流化床反应器的缺陷如下:

①返混严重

流化床反应器中颗粒的流动更接近全混流,气体又容易发生“旁路”现象,所以与固定床反应器相比,其中反映物的转化率比较低,对催化剂的选择性也有影响,容易有反应物由于停留时间过长或过短而导致过度反应和反应不充分的现象。

②对催化剂颗粒要求严格

为了达到催化剂颗粒的悬浮状态,对制作流化床反应器的催化剂颗粒的粒度和粒度分布都有一定的耍求。一般来说,粒径小于3X104m或大于3X10_3m的颗粒都由于无法流化而无法采用。

③易造成催化剂损失

流化床反应器中,催化剂颗粒之间互相接触碰撞,会对催化剂造成机械损失,加速催化剂老化失活。在生产中,还会有部分催化剂随着气相反应产物流出反应器,造成催化剂损失,同时还会对下游的分离工艺造成影响,增加分离设备投资。

反应器选型

反应器的形式是由反应过程的基本特征决定的,本反应的原料以气相进入反应器,在高温低压下进行反应,故属于气固相反应过程。气固相反应过程使用的反应器,根催化剂床层的形式可分为固定床反应器、流化床反应器和移动床反应器。

(1)固定床反应器

固定床反应器又称填充床反应器,催化剂颗粒装填在反应器中,呈静止状态,是化工生产中最重要的气固反应器之一,广泛应用于合成氨、甲醇合成、甲苯合成和催化重整等化工流程。

固定床反应器的优点有:

①返混小。固定床反应器的催化剂床层内反应流股的流动接近于平推流,与其他反应器相比几乎不存在返混,故可以有效地避免过度反应和反应不足,保证了反应产品收率,提高反应速率,完成同样的生产能力时所需的催化剂用量和反应器容积都较小。

②催化剂机械损耗小固定床反应器中催化剂排列致密,形成固定床层,催化剂颗粒之间不存在相对移动,使催化剂颗粒间的机械能损失达到最小化。

③便于控制固定床反应器中的催化剂以固定床层的形式固定在反应器中,因此可以严格控制反应原料的停留时间,特别有利于提高反应的选择性与转化率。

固定床反应器的缺点如下:

①传热差,容易飞温固定床反应器中,催化剂颗粒紧密堆砌,以固定床层的形式装填在反应器中,传热形式以热传导为主,导致反应器床层传热效果较差,对于强放热反应,如果不能及时移走反应产生的大量反应热,就会很难控制反应的热点,从而导致飞温,产生严重后果。

②催化剂更换困难固定床反应器的催化剂床层由固定圈固定,两端使用瓷球填充,更换催化剂的时候必须停产,将反应器卸下,更换麻烦,并影响生产,不适用于容易失活的催化剂。

(2)流化床反应器

流化床反应器,又称沸腾床反应器。反应器中气相原料以一定速度通过催化剂颗粒层,使颗粒处于悬浮状态,并进行气固相反应。流态化技术在工业上最早应用于化学反应过程。到20世纪40年代,催化裂化(FCC)实现工业化后,流化床反应器在工业上的应用得到了迅速发展,目前已广泛应用在催化裂化、费托合成等工业流程中,成为化移动床反应器是一种新型固定床反应器,其中催化剂从反应器顶部连续加入,并在反应过程中缓慢下移,最后从反应器底部卸出。反应原料气则从反应器底部进入,反应产物由反应器顶部输出。在移动床反应器中,催化剂颗粒之间没有相对移动,但是整体缓慢下降,是一种移动着的固定床,故得名。

时至今日,移动床反应器已经广泛应用于煤气化工艺。与固定床反应器和流化床反应器相比,移动床反应器的优点有:

1.

反应器中固体和流体的停留时间改变范围比较大;

2.

由于反应器中物料流动接近活塞流,故可以避免返混现象。

但是为了控制催化剂的均匀下降,需要比较复杂的机械设计,而且移动床反应器也具有固定床反应器的一些缺点,比如传热效率差等。本项目的反应属于低放热反应,物料温升不到10°C,而且催化剂在小试时曾连续运行1000小时不发生失活,所以为了最大限度的发挥催化剂高选择性和高转化率的优势、减小催化剂损失,流程的反应器采用技术最成熟的固定床反应器。

预分离部分设计

根据2.1节确定的反应流程模拟,可得到反应产物,其中包含苯、甲苯、对二甲苯、甲烷、水、氢气等,其组成及物性状态见表2.4

由上可知,反应器出口产物中,主要是水、氢两种载气,其余少量为有机物。有机物中主要是苯、甲苯、二甲苯、少量的重沸物和轻烯烃。其中氢气和水如果能够分离出来,可以循环利用。产物中水溶性物质甲醇所剩无几,不凝性气体如甲烷、乙烯等含量也较少,可尝试通过闪蒸和倾析分层方式分离氢气和水。剩余苯、甲苯、二甲苯和重沸物,考虑到C8异构体之间沸点十分接近,导致相对挥发度很小,分离十分困难,普通精馏等分离方式无法得到纯的对二甲苯产品,故可先通过精馏将二甲苯与甲苯分离开,再通过后续分离手段得到纯对二甲苯产品。

载气分离

闪蒸

将热溶液的压力降低到低于溶液温度下的饱和压力,这时溶液中的轻组分会在压力降低的瞬间汽化,这种操作叫做闪蒸。

反应器产物中轻组分为氢气和甲烷等轻烯烃,通过闪蒸操作可以将闪蒸进料中的气相分离,同时可以令液相中的大部分轻组分析出,从而回收绝大部分的氢气。

倾析器

倾析是指在重力或离心力作用下,使悬浮液中含有的固体颗粒或者乳浊液中的液相粒子下沉,从而从液相中分离不溶颗粒,得到澄清液的操作。

经过闪蒸后的液相中,主要含有水和甲苯、苯、二甲苯、三甲苯等有机物,水与其它组分互不相溶,在倾析器中停留一段时间后,会自动分层,得到纯度较高的水。

闪蒸和倾析的产物都是在一定压力与温度下得到的平衡气液相和水油相。载气分离的目的在干得到纯度在允许范围内的水和氢,所以为了达到此目的,需耍找到最优的操作温度与操作压力。HYSYS中包含三相分离器模块,以反应产物为进料,经冷却器降温,通过对不同操作条件下得到的结果进行模拟分析,确定最适操作条件。

(1)操作温度

根据模拟可知,反应产物的露点为111.3°C,河南永胜能源有限公司能提供的低温冷公用工程为5°C冷水,一般换热器设计,冷热流股温差都在10°C?20°C,取20°C温差,则反应产物可被冷却的最低温度为25°C。将闪蒸压力定为300kPa,以20°C为步长,得到不同操作温度下的三相主要组成见表2.5:

通过分析可知,随着温度下降,气相中的氢纯度不断增加,分离出的水纯度一直在

99.99%以上,油相中甲苯的纯度也一直提升,而二甲苯纯度在温度从31.3°C降至25°C

的过程中稍有下降,但鉴于25°C下甲苯回收率较高(31.3

C时为83.8°/。,25°C时为88.0%),故选择25

°C作为最终冷却温度。

(2)操作压力

为了确定操作压力,在HYSYS中建立二相分离器模型,以25°C为闪蒸温度,闪蒸

压力从300kPa开始,以50kPa为步长,逐步减压,并对结果进行分析。不同操作压力

下的三相组成见表2.6:

通过分析可知,随着压力下降,气相中甲苯、对二甲苯等重组分增加,导致两者浪费同时降低氢气纯度?,油相中甲苯含量持续下降,对二甲苯含量有所上升,但是二者的回收率却同时降低,可见油相中对二甲苯含量的上升是其余组分的减少造成的,并非提升了对二甲苯的回收率;水相的组成一直保持在99.99%以上,压力对其影响不大。

综上所述,可知闪蒸压力应尽量高些,考虑到实际生产的流程压降,取操作压力为250kPa。

甲苯分离经过闪蒸和倾析操作,反应器出口产物中的水和氢气已经基本除净,得到以甲苯和对二甲苯为主的油相,具体信息见表2.7。

为得到较纯净的C8异构体(主要是二甲苯异构体)和能够作为原料循环使用的甲苯,需要对油相进行进一步的分离,将甲苯、二甲苯异构体、轻组分三者分开。经模拟可知,在操作压力下,甲苯沸点为154°C,二甲苯的沸点分别为对二甲苯184.2°C、间二甲苯184.8°C、邻二甲苯190.7°C,可见甲苯沸点与二甲苯沸点相差较大,故可以通过精馏操作实现分离目的。精馏是分离互溶液体混合物最常用的办法,也是化学工业中能耗最大的操作。液体均具有吸热挥发,进而成为蒸汽的能力,但是不同液体的挥发性各不相同,精馏就是利用这一点使混合物中的不同组分分离开来。

精馏技术比较成熟,容易实现不同物系混合物不同程度的分离,同时也容易得到完成分离所需的设备、能源及过程控制方法,故分离混合物时一般优先考虑精馏。

2）

清洁生产技术的应用；

3）

能量集成与节能技术的应用；

1对二甲苯装置的能耗构成

对二甲苯装置一般由歧化及烷基转移、二甲苯精馏、吸附分离和异构化4个单元组成。典型的对二甲苯装置设计能耗构成见表1。从表l可以看出,虽然由于各典型对二甲苯装置的能量供应方案不同,其主要能耗构成情况不尽相同,但普遍具有如下特点:①燃料消耗在对二甲苯装置总能耗中所占比例最大,一般为60%一80%;②燃料、电和蒸汽的消耗基本相当于整个对二甲苯装置的能耗,其余消耗基本可忽略不计。从以上的对比分析可以看出:对二甲苯装置节能降耗的主要思路应该是通过优化工艺方案、热集成和热联合以及其它设计优化途径,有效地降低装置的燃料、电和蒸汽消耗,从而达到大幅节能降耗的目的。

4）

工艺流程计算机仿真设计；

5）

绘制物料流程图和带控制点工艺流程图；

6）

编制物料及热量平衡计算书。

3、

设备选型及典型设备设计

1）

典型非标设备——精馏塔/吸收塔的工艺设计，编制计算说明书；

2）

典型标准设备——换热器的选型设计，编制计算说明书；

3）

其他重要设备的设计及选型说明；

4）

编制设备一览表。

4、

车间设备布置设计

选择至少一个主要工艺车间，进行车间布置设计，鼓励运用三维设计工具软

件进行车间布置和配管设计。

1）

车间布置设计；

2）

主要工艺管道配管设计；

3）

绘制车间平面布置图；

4）

绘制车间立面布置图。

5、

工厂总体布置设计

1）

对主要工艺车间、辅助车间、原料及产品储罐区、中心控制室、分析

化验室、行政管理及生活等辅助用房、设备检修区、三废处理区、工

厂内部道路等进行合理的布置，并对方案进行必要的说明；

2）

工厂布置设计；

3）

绘制工厂平面布置总图；

4）

鼓励运用三维设计工具软件进行工厂布置设计。

6、

经济分析与评价基础数据

根据调研获得的经济数据(可以参考以下价格数据)对设计方案进行经济分析

与评价：

1）

304

不锈钢设备：30000

元/吨；

2）

中低压（≤

4

MPa）碳钢设备：10000

元/吨；

3）

高压碳钢设备价格：13000

元/吨；

4）

其它特殊不锈钢按实际定价；

5）

低压蒸汽(0.8MPa)：200

元/吨；

6）

中压蒸汽（4MPa）：230

元/吨；

7）

电：0.7

元/千瓦时；

8）

工艺软水：10

元/吨；

9）

冷却水：0.5

元/吨；

10）

污水处理费：3.0

元/吨

(COD<500)；

11）

人工成本：每人

6500

元/月（包括五险一金）

7、

应提交的作品材料

1）

项目可行性报告；

2）

初步设计说明书（包括设备一览表、物料平衡表等各种相关表格）

；

3）

典型设备（标准设备和非标设备）设计计算说明书（若采用相关专业

软件进行设备计算和分析，则提供计算结果和源程序）

；

4）

PFD

和

PID

图（可以分多张

A3

图绘制）

；

5）

车间设备平立面布置图；

6）

分厂平面布置总图（可以补充提供三维视图）

；

7）

主要设备工艺条件图；

8）

工艺流程的模拟及流程优化计算软件；

9）

若进行能量集成与节能技术运用，则提供相关的结果（若采用专业软

件计算，则提供相关软件的源程序）

；

10）

若采用专业软件进行过程成本的估算和经济分析评价，则提供相关的

软件源程序。

注：设计说明书均要求用

MS-Word

编辑，保存为

DOC

和

PDF

格式；图纸用

AutoCAD

绘制，保存为

AutoCAD

2004

格式和

PDF

格式。