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初中化学中考复习 18专题十八 工艺流程题 课件 2021年中考化学（全国）一轮复习
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这是一份初中化学中考复习 18专题十八 工艺流程题 课件 2021年中考化学（全国）一轮复习，共43页。
1.(2018内蒙古呼和浩特,8,2分)黄铁矿的主要成分为二硫化亚铁(FeS2),工业上可利用黄铁矿煅烧的产物 冶炼铁和生产浓硫酸,其工业流程如下: 下列说法错误的是 ( )A.反应②不是置换反应,反应③④为化合反应B.反应①中各元素的化合价均发生了改变C.该工业生产过程产生的废气中的SO2可以用熟石灰溶液吸收D.向制得的100克98%的浓硫酸中加入100克蒸馏水,配制49%的稀硫酸
答案 D 反应②为铁的冶炼,反应原理为3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2,该反应不是置换反应,反应③、④的化学方程式分别为2SO2+O2 2SO3、SO3+H2O H2SO4,均为化合反应,故A正确;反应①的反应物为FeS2和O2,生成物为Fe2O3和SO2,反应物中Fe、S、O元素的化合价分别为+2、-1、0,生成物中Fe、 S、O元素的化合价分别为+3、+4、-2,各元素的化合价均发生了改变,故B正确;SO2可以与氢氧化钙溶 液反应生成亚硫酸钙和水,所以SO2可以用氢氧化钙溶液吸收,故C正确;稀释浓硫酸时不能把蒸馏水加入 浓硫酸中,故D错误。
2.(2018湖北黄冈,23,2分)金属钨(W)可做白炽灯泡的灯丝。用黑钨矿[主要含有FeWO4(钨酸亚铁)]制得 金属钨(W)的工艺流程如下图所示: 其主要反应原理如下:①4FeWO4+4Na2CO3+O2 4Na2WO4+2Fe2O3+4CO2②Na2WO4+2HCl(热浓) H2WO4+2NaCl③H2WO4 H2O+WO3④3H2+WO3 W+3H2O下列说法不正确的是 ( )A.反应③属于分解反应B.反应①②③④的产物都有氧化物
C.反应①④中有元素的化合价发生改变D.为加快反应的速率,可将黑钨矿石碾成粉末
答案 B A项,反应③由一种物质生成两种物质,属于分解反应,故正确;B项,由反应②的化学方程式可 知,反应②的生成物中没有氧化物,故错误;C项,反应①中铁元素、O2中的氧元素的化合价分别从+2、0 变成了+3、-2,反应④中氢、钨元素的化合价分别从0、+6变成了+1、0,这两个反应中元素化合价均有 改变,故正确;D项,将黑钨矿石碾成粉末,可增大反应物间的接触面积,加快反应速率,故正确。
3.(2020浙江杭州,23,4分)医用消毒酒精为75%的乙醇溶液,化工生产中可用A(主要成分的化学式为C8H18)作原料,经以下流程制取乙醇: (1)步骤①的转化属于 (选填“化学”或“物理”)变化。(2)步骤②是乙烯和含两种元素的化合物B发生化合反应,则B中所含元素是 。
答案 (1)化学(2)氢、氧元素(或H、O)
解析 (1)从C8H18变成C2H4,生成了新的物质,是化学变化。(2)由C2H4变为C2H6O,必然需要O元素,其次由 于C、H原子个数比从2∶4变成了2∶6,氢原子数目占比增加了,所以B中还含H元素。
解题关键 化学反应遵循质量守恒定律,即化学反应前后,元素的种类不变,原子的种类、个数不变,这是 书写化学方程式、判断物质的化学式、判断化学计量数、进行相关计算的基础。
4.(2020云南,25,4分)镁及其合金是一种用途很广泛的金属材料。大量的镁是从海水蒸发结晶得到粗盐 后的苦卤水中提取的,根据下列工业制镁的主要生产步骤回答问题: (1)操作X的名称是 ;(2)试剂②可选用 ;(3)MgCl2在熔融状态下,通电后会产生金属镁和氯气(Cl2),该反应的化学方程式为 。
答案 (1)过滤 (2)稀盐酸(3)MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑(“熔融”不写或写错位置可不扣分)
解析 (1)通过操作X使固体和液体分离,故操作X为过滤。(2)通过加入试剂②,使Mg(OH)2转化为MgCl2, 依据化学反应前后元素种类不变可判断出试剂②可以是稀盐酸。(3)依据题述信息可写出反应的化学 方程式:MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑,书写时关注反应条件和物质状态符号。
5.(2020广东,20,10分)某废酸液主要含H2SO4和FeSO4,研究人员利用CaCO3消耗部分酸,再加入廉价的电 石渣(主要成分为CaO),通过一系列操作可得到磁性铁,成本较低且有利于保护环境。工艺流程如下: (1)该废酸液的pH 7(填“<”或“>”)。操作Ⅰ的名称为 。(2)电石渣转化为石灰乳的过程会 (填“吸收”或“放出”)热量。(3)“沉铁”过程中,溶液中的FeSO4和石灰乳中的Ca(OH)2发生复分解反应,生成的产物是 和 (填化学式)。(4)磁性铁是铁的一种氧化物,且为磁铁矿的主要成分,其化学式为 。(5)研究发现,“沉铁”后,溶液的pH对磁性铁产率的影响如下表。欲获得高的产率,最适宜的pH为 。
pH较低时产率较低的主要原因是 。
答案 (1)<(1分) 过滤(1分) (2)放出(1分) (3)CaSO4(1分) Fe(OH)2(两化学式的顺序可互换)(1分) (4)Fe3O4(2分) (5)7.5(1分) pH较低时,Fe(OH)2不易生成(2分)
解析 (1)因为该废液中含有硫酸,所以废酸液的pH小于7,操作Ⅰ将溶液与滤渣分离,因此该操作是过 滤。(2)电石渣的主要成分是氧化钙,转化为石灰乳的过程中与水反应放出热量。(3)硫酸亚铁和氢氧化 钙反应生成氢氧化亚铁沉淀和硫酸钙。(4)磁性铁是铁的一种氧化物,且为磁铁矿的主要成分,其化学式 为Fe3O4。(5)分析表格数据可知,欲获得高的产率,最适宜的pH为7.5;pH较低时产率较低的主要原因是 pH较低时,Fe(OH)2不易生成。
6.(2018山西,25,6分)科学精神与社会责任,是化学学科素养更高层面的价值追求。在一次实践活动中,小 红和同学们一起参观了某钢铁公司,大家对矿石选取、冶铁和炼钢的工艺流程(如图)、生铁和钢的区别 等,有了全新的认识。 (1)用赤铁矿石冶铁的反应原理是 (用化学方程式表示)。(2)分析工艺流程,三脱装置中发生反应的化学方程式是 (写一个)。
(3)向精炼炉中吹入氩气使钢水循环流动,各成分均匀混合,相当于化学实验中 的作用(填一种 仪器的名称)。(4)在钢水铸件机中,高温钢加工成钢制零件时,充入氮气的作用是 。
答案 (1)3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2(2)S+O2 SO2 (或4P+5O2 2P2O5或Si+O2 SiO2)(本题的反应条件写成“加热”“高温”“点燃”都得分,未写反应条件扣1分)(3)玻璃棒(4)作保护气(或隔绝氧气)(合理即可)
解析 (1)赤铁矿的主要成分氧化铁与一氧化碳在高温条件下反应生成铁和二氧化碳,化学方程式为3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2。(2)三脱装置中硫、磷、硅都能与氧气反应,反应的化学方程式分别为S+O2 SO2、4P+5O2 2P2O5、Si+O2 SiO2。(3)精炼炉中吹入氩气的目的是使钢水循环流动,各成分均匀混合,化学实验中用玻璃棒搅拌也起类似的作用。(4)高温条件下铁能与氧气反应,在加工过程中充 入氮气作保护气,可隔绝氧气,防止铁与氧气反应。
7.(2019广东,21,8分)某合金主要成分为Zn、Fe、Cu及这三种金属的少量氧化物。利用该合金制成的机 械零件废弃物制取高纯度ZnO,其部分工艺流程如图所示。请回答:已知:Zn(OH)2溶于强碱形成可溶性盐。 (1)滤渣Ⅰ中一定有 。(2)加酸溶解废弃物时,需要通风并远离火源,其原因是 。此过程中Zn还能起到 除铜作用,除铜的化学方程式为 ,此反应属 (填基本反应类型)。(3)调节pH可用NaOH,但不能过量,其原因是 。(4)焙烧Zn(OH)2发生分解反应的化学方程式为 。
答案 (8分)(1)铜(或Cu)(1分) (2)产生氢气容易引起爆炸(1分) Zn+CuSO4 ZnSO4+Cu(2分) 置换反应(1分)(3)Zn(OH)2与NaOH反应生成可溶性盐,导致产率降低(1分) (4)Zn(OH)2 ZnO+H2O(2分)
解析 (1)合金中的Cu不与稀硫酸反应,故加入稀硫酸过滤后,滤渣Ⅰ中一定有Cu。(2)Zn、Fe均能与稀 硫酸反应产生氢气,氢气为易燃气体,故必须通风且远离火源,防止氢气浓度达到爆炸极限并遇到明火而 引起爆炸;合金中的CuO能与稀硫酸反应生成CuSO4,Zn的金属活动性比Cu强,能置换出CuSO4中的Cu。 (3)根据题给信息可知NaOH过量会导致产物Zn(OH)2溶解。(4)由题给流程图可知,Zn(OH)2分解可得氧 化物ZnO和水。
8.(2019江苏苏州,31,6分)实验室以一种工业废渣(主要成分为MgCO3、MgO和SiO2)为原料制备MgCO3·3 H2O。其主要实验过程如下: 已知:SiO2不溶于水,常温下不与硫酸、碳酸钠反应。(1)“酸溶”时发生反应的化学方程式为 和 。(2)“过滤Ⅱ”所得滤液中含有的主要离子有 (填离子符号)。(3)“反应”步骤前后均有过滤,能否省去“过滤Ⅰ”只进行“过滤Ⅱ”。 (填“能”或 “否”),理由是 。(4)“酸溶”时所加硫酸溶液不宜过量太多的原因是 。
答案 (1)MgO+H2SO4 MgSO4+H2O MgCO3+H2SO4 MgSO4+H2O+CO2↑(2)Na+、S 、C (3)否 MgCO3·3H2O产品中会混有杂质SiO2(4)避免制备MgCO3·3H2O时消耗更多的碳酸钠
解析 (1)“酸溶”时氧化镁以及碳酸镁与硫酸反应,对应的化学方程式为MgO+H2SO4 MgSO4+H2O和MgCO3+H2SO4 MgSO4+H2O+CO2↑。(2)滤液Ⅰ为多余的硫酸以及生成的硫酸镁的混合溶液,加入过量碳酸钠反应,生成硫酸钠以及碳酸镁,还有多余的碳酸钠,所以“过滤Ⅱ”所得滤液中含有的主要 离子有Na+、S 、C 。(3)不能省去“过滤Ⅰ”只进行“过滤Ⅱ”,因为二氧化硅不溶于水,常温下不与硫酸、碳酸钠反应,如果省略“过滤Ⅰ”,会导致得到的产品因为混有二氧化硅而不纯。(4)过量的硫 酸需要加入碳酸钠进行除杂,所以“酸溶”时所加硫酸溶液不宜过量太多的原因是避免制备产品时消 耗更多的碳酸钠。
方法技巧 实际上,解答的问题与复杂的转化图相比很简单、很基础,或者可以说转化图提供的是情境, 关键还是考查基本知识。解答题目时先看要解答的问题是什么,然后带着问题去读给出的图,进而去寻 找有用的信息,这样可以更加有效地捕捉题目信息。
9.(2020江西,19,5分)2019年诺贝尔化学奖授予对锂离子电池研究作出贡献的三位科学家。下图是从钴 酸锂废极片[主要成分为钴酸锂(LiCO2)]中回收得到C2O3和Li2CO3的一种工艺流程。 (1)操作1中,粉碎废极片的目的是 ;(2)实验室中完成操作2时,需用到的玻璃仪器是 (填一种即可);(3)操作4中,在高温条件下,CC2O4在空气中反应生成C2O3和二氧化碳,化学方程式为 ;(4)操作5中,Li2CO3晶体用热水洗涤比用冷水洗涤损耗更少,说明Li2CO3的溶解度随温度升高而 。
答案 (5分)(1)增大反应物的接触面积,提高化学反应速率(2)烧杯(或漏斗、玻璃棒)(3)4CC2O4+3O2 2C2O3+8CO2(4)减小(或降低)
解析 (1)粉碎废极片,可以增大反应物的接触面积,提高化学反应速率;(2)由图可知,操作2实现了固液分 离,故操作2是过滤,需要用到的玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒;(3)在高温条件下,CC2O4在空气中反应 生成C2O3和二氧化碳,运用质量守恒定律配平该反应的化学方程式;(4)操作5中,Li2CO3晶体用热水洗涤 比用冷水洗涤损耗更少,说明Li2CO3晶体在热水中溶解度更小,故Li2CO3的溶解度随温度升高而减小。
10.(2020浙江温州,29,6分)小明利用稀硫酸与生锈的铁屑反应制取硫酸亚铁,实验流程如下: 资料:①Fe2(SO4)3+Fe 3FeSO4;②硫酸亚铁容易被氧化为硫酸铁等物质。(1)配制50克溶质质量分数为19.6%的稀硫酸,需溶质质量分数为98%的浓硫酸 克。(2)写出该实验中的一条化学方程式(除资料①中的反应外) 。(3)稀硫酸与生锈的铁屑充分反应后,要确保铁有少量剩余,其目的是 。
答案 (1)10 (2)Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑(3)使生成的硫酸铁完全转化为硫酸亚铁;防止生成的硫酸亚铁被氧化
解析 (1)配制50克溶质质量分数为19.6%的稀硫酸,需溶质质量分数为98%的浓硫酸质量为50 g×19.6%÷98%=10 g;(2)该实验中,稀硫酸和氧化铁反应生成硫酸铁和水,和铁反应生成硫酸亚铁和氢气,反应的化学方程式为Fe2O3+3H2SO4 Fe2(SO4)3+3H2O、Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑;(3)因为硫酸亚铁容易被氧化为硫酸铁等物质,而Fe2(SO4)3+Fe 3FeSO4,所以少量铁剩余可以防止硫酸亚铁被氧化成硫酸铁。
1.(2018新疆乌鲁木齐,10,2分)含硫煤燃烧会产生大气污染。为防治该污染,某工厂设计的新的治污方法 不仅吸收了SO2,同时还得到了某种化工产品。该工艺流程如图所示,下列叙述不正确的是 ( ) A.该流程中可得到化工产品H2SO4B.图中FeSO4→Fe2(SO4)3的反应类型是复分解反应C.该流程中化合价发生改变的元素为Fe、S和OD.图中吸收SO2的化学反应方程式为Fe2(SO4)3+SO2+2H2O 2FeSO4+2H2SO4
答案 B 由流程图可知,该流程中可得到化工产品H2SO4,A正确;由流程图可知,硫酸亚铁与氧气、硫酸 反应能够得到硫酸铁,由于该反应中有单质氧气参与,因此该反应一定不是复分解反应,B错误;该流程中 化合价发生改变的元素是硫、氧、铁三种元素,C正确;图中吸收二氧化硫的反应的化学方程式为Fe2(SO4)3+SO2+2H2O 2FeSO4+2H2SO4,D正确。
难点突破 注意观察流程图中箭头的指向,箭头指向圆圈的是参加反应的物质,箭头离开圆圈的是反应 后的生成物。
2.(2017湖北黄冈,25,1分)Si 是重要的半导体材料,半导体工业中有一句行话“从沙滩到用户”,指的是利 用砂子(主要成分SiO2)制取高纯度的Si,已知硅与碳有相似的化学性质,SiHCl3(三氯氢硅)能与水反应,其 工艺流程和主要化学反应如下: ①2C+SiO2 Si(不纯)+2CO↑②3HCl+Si(不纯) SiHCl3+H2③SiHCl3+H2 3HCl+Si(高纯)下列说法不正确的是 ( )A.①的目的是将二氧化硅转化成单质硅B.物质A可循环利用
C.整个制备过程必须达到无水无氧D.反应③中SiHCl3是还原剂
答案 D 由流程图可知,焦炭和石英砂(主要成分是二氧化硅)在高温条件下反应可得到粗硅,因此①的 目的是将二氧化硅转化成单质硅,A正确;由反应③可知,物质A是HCl,在反应②中HCl可使粗硅转化为 SiHCl3和氢气,因此物质A可以循环利用,B正确;SiHCl3能与水反应,如果有氧,则反应的中间产物氢气在 高温条件下易与氧反应生成水,这样会影响SiHCl3的生成,因此整个制备过程中必须达到无氧无水,C正 确;反应③中氢气是还原剂,D错误。
知识拓展 有元素化合价升降的反应为氧化还原反应。在有氧元素参加的氧化还原反应中,一般是得 到氧的物质是还原剂,失去氧的物质是氧化剂。当没有氧元素参加时,可以根据化合价的升降判断氧化 剂和还原剂。一般情况下,失去电子,化合价升高的为还原剂;得到电子,化合价降低的为氧化剂,可简记 为“失升者还,得降者氧”。
3.(2020山西,25,6分)“庄稼一枝花,全靠肥当家”。近年来,随着农业生产的不断发展,对硫酸镁(MgSO4) 肥料的需求量逐年上升。以氧化镁矿粉(主要成分氧化镁,还含有少量氧化铁、烧碱等杂质)和浓硫酸为 原料,生产MgSO4的部分生产流程如图1所示。已知氧化镁与硫酸发生反应的化学方程式为MgO+H2SO4 MgSO4+H2O。分析制备过程,回答下列问题: 图1
(1)图1中,石墨配酸塔由石墨制成,说明石墨具有的性质是 。(2)生产中,稀硫酸与杂质发生反应的化学方程式为 。(3)回转化成室中发生的化学反应会 (填“吸收热量”或“放出热量”)。(4)分析图2,使用硫酸的最佳浓度为 。 图2(5)生产过程无废物排放,符合绿色化学要求,其中可循环利用的物质是 。
答案 (1)耐腐蚀/不与酸反应(合理即可)(2)2NaOH+H2SO4 Na2SO4+2H2O/Fe2O3+3H2SO4 Fe2(SO4)3+3H2O(写一个)(3)放出热量 (4)66% (5)酸雾和水蒸气/稀硫酸
解析 (1)石墨的化学性质稳定,耐腐蚀、不与酸等物质反应,可制成耐酸设备。(2)氧化镁矿粉中含有烧 碱、氧化铁等杂质,均能与硫酸反应,反应的化学方程式为2NaOH+H2SO4 Na2SO4+2H2O、Fe2O3+3H2SO4 Fe2(SO4)3+3H2O。(3)回转化成室中发生的化学反应放出热量。(4)根据题图2可知,使用66%的硫酸效果最好。(5)根据生产流程可知,可循环利用的物质是酸雾和水蒸气或稀硫酸。
易错警示 硫酸铁的化学式为Fe2(SO4)3,不要错写成FeSO4;在书写化学方程式时一定要根据质量守恒定 律配平。
4.(2020江苏苏州,26,8分)硝酸钙可用于无土栽培等。一种利用石灰石制备硝酸钙晶体的流程如下: 已知:硝酸会挥发、受热会分解。(1)气体X为 (填化学式)。(2)“制浆”所得的混合物属于 (填字母)。a.溶液 b.悬浊液 c.乳浊液(3)写出“中和”步骤主要反应的化学方程式: 。(4)工业生产根据以下两项指标判断“中和”反应完全发生:容器内混合物基本变澄清和 。(5)“制浆”时须控制好加入水的量。加入水量太少会导致制浆困难;加入水量太多会导致
(6)若省去“制浆”步骤也可制得硝酸钙。但硝酸利用率会降低,同时会产生污染气体NOx。产生NOx的 原因是 。
答案 (1)CO2(2)b(3)Ca(OH)2+2HNO3 Ca(NO3)2+2H2O(4)溶液的pH等于7(或溶液的pH略小于7)(5)结晶步骤能耗过多(6)CaO与HNO3反应放出大量热,HNO3受热分解产生NOx
解析 (1)煅烧石灰石生成二氧化碳和氧化钙,所以X是CO2。(2)向氧化钙中加水后得到的是氢氧化钙, 氢氧化钙微溶于水,因为反应生成的氢氧化钙部分溶于水,部分悬浮于液体中,所以“制浆”所得的混合 物属于悬浊液。(3)“中和”步骤主要反应是硝酸与氢氧化钙反应生成硝酸钙和水,化学方程式为Ca (OH)2+2HNO3 Ca(NO3)2+2H2O。(4)因为氢氧化钙微溶于水,如果氢氧化钙没有完全反应,液体中就有悬浮的颗粒物;另外氢氧化钙溶液呈碱性,如果氢氧化钙完全反应,溶液应该呈中性,pH=7,所以工业生 产常根据容器内混合物基本变澄清和溶液的pH等于7或略小于7两项指标判断“中和”反应完全发 生。(5)“制浆”时须控制好加入水的量。因为氢氧化钙微溶于水,加入水量太少会导致制浆困难;而如 果加入水量太多会使结晶时消耗过多能量来蒸发浓缩。(6)根据题中提供的信息可知硝酸受热会分解, 而氧化钙和硝酸反应放热,故此过程中产生NOx的原因是CaO与HNO3反应放出大量热,HNO3受热分解产 生NOx。
疑难突破 题中流程的基本原理是利用碳酸钙受热分解生成氧化钙,再将氧化钙制成氢氧化钙的悬浊 液,然后加入稀硝酸中和得到硝酸钙。不直接利用氧化钙与稀硝酸进行反应,是因为氧化钙与硝酸溶液 反应时会放热,使得硝酸分解产生有害气体NOx,同时使HNO3利用率降低。
5.(2020安徽,15,5分)硫酸亚铁晶体是重要的化学试剂。传统制备方法是用铁屑与稀硫酸反应,因铁屑中 含有硫、磷等杂质,与稀硫酸反应会产生刺鼻、呛人的有毒气体。某科技小组改用铁屑与硫酸铜溶液 反应制备硫酸亚铁晶体,流程如下: (1)步骤①中反应的化学方程式为 。(2)操作Ⅰ的名称是 。步骤②涉及蒸发,蒸发时必需的仪器有铁架台(含铁圈)、酒精灯、玻璃 棒、 。(3)用硫酸铜溶液代替稀硫酸制备硫酸亚铁晶体,优点是 。
答案 (5分,化学方程式2分,其余每空1分)(1)Fe+CuSO4 Cu+FeSO4(2)过滤 蒸发皿(3)避免有毒气体的产生(其他合理答案均可)
解析 (1)步骤①发生的是铁与硫酸铜的反应,化学方程式为Fe+CuSO4 FeSO4+Cu。(2)将固体和液体分开的操作是过滤;步骤②是从FeSO4溶液中得到硫酸亚铁晶体,其操作为蒸发,蒸发时必须用到的仪 器有铁架台(含铁圈)、酒精灯、玻璃棒和蒸发皿。(3)由于铁屑中含有硫、磷等杂质,与稀硫酸反应会 产生刺鼻、呛人的有毒气体,用硫酸铜溶液代替稀硫酸可避免有毒气体的产生。
解题关键 了解固液混合物的分离方法——过滤。从溶液中得到晶体的方法——蒸发以及操作中用到 的仪器,是解答本题的关键。
6.(2020新疆,14,5分)从某废旧电子产品中可以提炼贵重金属,并得到硫酸铜溶液。其工艺流程如图所示: (1)图中“操作”的名称是 。(2)写出所得贵重金属中任意一种成分的化学式 。(3)写出①中发生的化学反应方程式 (任写一种);该反应的基本类 型为 。(4)写出②中发生的化学反应方程式 。
答案 (1)过滤 (2)Au(或Pt)(3)2Al+3H2SO4 Al2(SO4)3+3H2↑(或Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑) 置换反应(4)2Cu+2H2SO4+O2 2CuSO4+2H2O
解析 (1)题图中“操作”的名称是过滤,通过过滤能够将固体和液体分离。(2)粗铜中加入稀硫酸,反应 后过滤得到的金属混合物是不溶于酸的铜、金、铂,再次加入稀硫酸,加热并通入氧气,铜会反应生成 CuSO4,所得贵重金属是金、铂,化学式分别是Au、Pt。(3)①中稀硫酸和铁反应生成硫酸亚铁和氢气,稀 硫酸和铝反应生成硫酸铝和氢气,发生反应的化学方程式分别为Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑、2Al+3H2SO4 Al2(SO4)3+3H2↑,都是置换反应。(4)②中加热条件下稀硫酸和铜、氧气反应生成硫酸铜和水,发生的反应化学方程式为2Cu+2H2SO4+O2 2CuSO4+2H2O。
7.(2018安徽,13,6分)废旧电路板中主要含有塑料、铜和锡(Sn)等,为实现对其中锡的绿色回收,某工艺流 程如下。 已知:Sn+SnCl4 2SnCl2(1)SnCl4中锡元素的化合价是 。(2)铜的金属活动性比锡的 (填“强”或“弱”),固体A中一定含有的金属元素是 。
(3)写出步骤②发生反应的化学方程式 。(4)相比于直接焚烧废旧电路板回收金属,该工艺主要优点是 (回答一点即可)。
答案 (6分)(1)+4(1分)(2)弱(1分) Cu(1分) (3)2SnCl2 Sn+SnCl4(2分) (4)避免焚烧塑料产生污染,更加环保(1分)(其他合理答案均给分)
解析 (1)SnCl4中氯元素化合价为-1,根据化合物中各元素化合价代数和为零,可计算出锡元素的化合价 为+4。(2)根据金属活动性顺序可知铜的活动性比锡弱,锡与四氯化锡能反应生成二氯化锡,铜比锡活动 性弱,故固体A中一定含铜,可能含锡。(3)根据流程图可知步骤②发生反应的化学方程式为2SnCl2 SnCl4+Sn。(4)直接焚烧废旧电路板,塑料的燃烧产物会污染环境,题中工艺更加环保,且电解产生的SnCl4可以循环利用。
8.(2019广西北部湾经济区,27,6分)工业上利用某废渣[含FeSO4、Fe2(SO4)3及少量CaO和MgO]制备高档 颜料铁红(主要成分为Fe2O3)和回收(NH4)2SO4,具体生产流程如下: 【背景信息】a.氧化还原反应中,会有元素化合价发生变化。b.3Fe2(SO4)3+12NH3·H2O (NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12↓+5(NH4)2SO4 铵黄铁矾晶体(1)步骤③中操作Y的名称是 。(2)加入物质X溶解废渣,X应选用 (填序号)。A.盐酸 B.硫酸C.氨水 D.氢氧化钠步骤①酸浸时,生成盐的化学方程式为 (任写一个)。
(3)步骤②通入氧气氧化的目的是 ;工业上对该操作控制在4小时左右为宜,根据下图有 关数据分析,影响Fe2+氧化率的变化规律: 。
答案 (1)过滤 (2)B CaO+H2SO4 CaSO4+H2O或MgO+H2SO4 MgSO4+H2O (3)将FeSO4氧化成Fe2(SO4)3(合理即可) Fe2+氧化率随温度升高而增大,随pH降低而增大
解析 (1)在溶液Ⅱ中加入氨水后,经过结晶、操作Y得到滤液和铵黄铁矾晶体,故操作Y为过滤。(2)加 物质X的步骤为酸浸,故X应为硫酸,用盐酸会引入Cl-;金属氧化物氧化钙、氧化镁均能与硫酸反应生成 盐和水。(3)通入氧气氧化的目的是将FeSO4氧化成Fe2(SO4)3;分析图像可知,Fe2+氧化率随温度升高而增 大,随pH降低而增大。
9.(2017江西,19,6分)碱式碳酸镁是一种新型阻燃剂,其工业制备流程如下: (1)常温下向溶液中加入少量的NH4HCO3固体,固体不能溶解,则该溶液为NH4HCO3的 (填“饱 和”或“不饱和”)溶液。(2)操作1的名称是 ;“一系列操作”中包括蒸发,实验室中蒸发溶液时用玻璃棒搅拌的作用是 。(3)副产品氯化铵与氢氧化钠反应,生成了一种可直接进入上述流程循环利用的物质是 。
答案 (6分)(1)饱和(1分)(2)过滤(1分) 防止因局部温度过高,造成液滴飞溅(合理即可)(2分)(3)氨气(或NH3)(2分)
解析 (1)常温下,向溶液中加入少量的NH4HCO3固体,不能继续溶解,说明该溶液为NH4HCO3的饱和溶 液。(2)通过操作1得到了固体和滤液,说明该操作是过滤;实验室蒸发溶液时,玻璃棒搅拌的作用是使溶 液受热均匀,防止因局部温度过高造成液滴飞溅。(3)副产品氯化铵与氢氧化钠反应,生成氯化钠、氨气 和水,其中氨气可循环利用。
10.(2019山东潍坊,24,8分)金属钛广泛用于航空航天工业、化工、医疗等领域。用钛铁矿(主要成分为 FeTiO3)制取钛并获得副产品A的主要工艺流程如下: 请回答下列问题:(1)构成金属钛的微粒是 (填“分子”“原子”或“离子”),H2TiO3中钛元素的化合价为 ;(2)反应②需持续通入氩气,氩气的作用是 ;(3)反应③的产物除红色固体A外,还有两种组成元素相同且相对分子质量相差16的气体,则该反应的化 学方程式为 ;(4)反应①②③中属于分解反应的是 (填“①”“②”“③”);(5)对反应③进行改进,可直接生产锂离子电池的电极材料LiFePO4,工艺流程如下图:
1.(2018内蒙古呼和浩特,8,2分)黄铁矿的主要成分为二硫化亚铁(FeS2),工业上可利用黄铁矿煅烧的产物 冶炼铁和生产浓硫酸,其工业流程如下: 下列说法错误的是 ( )A.反应②不是置换反应,反应③④为化合反应B.反应①中各元素的化合价均发生了改变C.该工业生产过程产生的废气中的SO2可以用熟石灰溶液吸收D.向制得的100克98%的浓硫酸中加入100克蒸馏水,配制49%的稀硫酸
答案 D 反应②为铁的冶炼,反应原理为3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2,该反应不是置换反应,反应③、④的化学方程式分别为2SO2+O2 2SO3、SO3+H2O H2SO4,均为化合反应,故A正确;反应①的反应物为FeS2和O2,生成物为Fe2O3和SO2,反应物中Fe、S、O元素的化合价分别为+2、-1、0,生成物中Fe、 S、O元素的化合价分别为+3、+4、-2,各元素的化合价均发生了改变,故B正确;SO2可以与氢氧化钙溶 液反应生成亚硫酸钙和水,所以SO2可以用氢氧化钙溶液吸收,故C正确;稀释浓硫酸时不能把蒸馏水加入 浓硫酸中,故D错误。
2.(2018湖北黄冈,23,2分)金属钨(W)可做白炽灯泡的灯丝。用黑钨矿[主要含有FeWO4(钨酸亚铁)]制得 金属钨(W)的工艺流程如下图所示: 其主要反应原理如下:①4FeWO4+4Na2CO3+O2 4Na2WO4+2Fe2O3+4CO2②Na2WO4+2HCl(热浓) H2WO4+2NaCl③H2WO4 H2O+WO3④3H2+WO3 W+3H2O下列说法不正确的是 ( )A.反应③属于分解反应B.反应①②③④的产物都有氧化物
C.反应①④中有元素的化合价发生改变D.为加快反应的速率,可将黑钨矿石碾成粉末
答案 B A项,反应③由一种物质生成两种物质,属于分解反应,故正确;B项,由反应②的化学方程式可 知,反应②的生成物中没有氧化物,故错误;C项,反应①中铁元素、O2中的氧元素的化合价分别从+2、0 变成了+3、-2,反应④中氢、钨元素的化合价分别从0、+6变成了+1、0,这两个反应中元素化合价均有 改变,故正确;D项,将黑钨矿石碾成粉末,可增大反应物间的接触面积,加快反应速率,故正确。
3.(2020浙江杭州,23,4分)医用消毒酒精为75%的乙醇溶液,化工生产中可用A(主要成分的化学式为C8H18)作原料,经以下流程制取乙醇: (1)步骤①的转化属于 (选填“化学”或“物理”)变化。(2)步骤②是乙烯和含两种元素的化合物B发生化合反应,则B中所含元素是 。
答案 (1)化学(2)氢、氧元素(或H、O)
解析 (1)从C8H18变成C2H4,生成了新的物质,是化学变化。(2)由C2H4变为C2H6O,必然需要O元素,其次由 于C、H原子个数比从2∶4变成了2∶6,氢原子数目占比增加了,所以B中还含H元素。
解题关键 化学反应遵循质量守恒定律,即化学反应前后,元素的种类不变,原子的种类、个数不变,这是 书写化学方程式、判断物质的化学式、判断化学计量数、进行相关计算的基础。
4.(2020云南,25,4分)镁及其合金是一种用途很广泛的金属材料。大量的镁是从海水蒸发结晶得到粗盐 后的苦卤水中提取的,根据下列工业制镁的主要生产步骤回答问题: (1)操作X的名称是 ;(2)试剂②可选用 ;(3)MgCl2在熔融状态下,通电后会产生金属镁和氯气(Cl2),该反应的化学方程式为 。
答案 (1)过滤 (2)稀盐酸(3)MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑(“熔融”不写或写错位置可不扣分)
解析 (1)通过操作X使固体和液体分离,故操作X为过滤。(2)通过加入试剂②,使Mg(OH)2转化为MgCl2, 依据化学反应前后元素种类不变可判断出试剂②可以是稀盐酸。(3)依据题述信息可写出反应的化学 方程式:MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑,书写时关注反应条件和物质状态符号。
5.(2020广东,20,10分)某废酸液主要含H2SO4和FeSO4,研究人员利用CaCO3消耗部分酸,再加入廉价的电 石渣(主要成分为CaO),通过一系列操作可得到磁性铁,成本较低且有利于保护环境。工艺流程如下: (1)该废酸液的pH 7(填“<”或“>”)。操作Ⅰ的名称为 。(2)电石渣转化为石灰乳的过程会 (填“吸收”或“放出”)热量。(3)“沉铁”过程中,溶液中的FeSO4和石灰乳中的Ca(OH)2发生复分解反应,生成的产物是 和 (填化学式)。(4)磁性铁是铁的一种氧化物,且为磁铁矿的主要成分,其化学式为 。(5)研究发现,“沉铁”后,溶液的pH对磁性铁产率的影响如下表。欲获得高的产率,最适宜的pH为 。
pH较低时产率较低的主要原因是 。
答案 (1)<(1分) 过滤(1分) (2)放出(1分) (3)CaSO4(1分) Fe(OH)2(两化学式的顺序可互换)(1分) (4)Fe3O4(2分) (5)7.5(1分) pH较低时,Fe(OH)2不易生成(2分)
解析 (1)因为该废液中含有硫酸,所以废酸液的pH小于7,操作Ⅰ将溶液与滤渣分离,因此该操作是过 滤。(2)电石渣的主要成分是氧化钙,转化为石灰乳的过程中与水反应放出热量。(3)硫酸亚铁和氢氧化 钙反应生成氢氧化亚铁沉淀和硫酸钙。(4)磁性铁是铁的一种氧化物,且为磁铁矿的主要成分,其化学式 为Fe3O4。(5)分析表格数据可知,欲获得高的产率,最适宜的pH为7.5;pH较低时产率较低的主要原因是 pH较低时,Fe(OH)2不易生成。
6.(2018山西,25,6分)科学精神与社会责任,是化学学科素养更高层面的价值追求。在一次实践活动中,小 红和同学们一起参观了某钢铁公司,大家对矿石选取、冶铁和炼钢的工艺流程(如图)、生铁和钢的区别 等,有了全新的认识。 (1)用赤铁矿石冶铁的反应原理是 (用化学方程式表示)。(2)分析工艺流程,三脱装置中发生反应的化学方程式是 (写一个)。
(3)向精炼炉中吹入氩气使钢水循环流动,各成分均匀混合,相当于化学实验中 的作用(填一种 仪器的名称)。(4)在钢水铸件机中,高温钢加工成钢制零件时,充入氮气的作用是 。
答案 (1)3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2(2)S+O2 SO2 (或4P+5O2 2P2O5或Si+O2 SiO2)(本题的反应条件写成“加热”“高温”“点燃”都得分,未写反应条件扣1分)(3)玻璃棒(4)作保护气(或隔绝氧气)(合理即可)
解析 (1)赤铁矿的主要成分氧化铁与一氧化碳在高温条件下反应生成铁和二氧化碳,化学方程式为3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2。(2)三脱装置中硫、磷、硅都能与氧气反应,反应的化学方程式分别为S+O2 SO2、4P+5O2 2P2O5、Si+O2 SiO2。(3)精炼炉中吹入氩气的目的是使钢水循环流动,各成分均匀混合,化学实验中用玻璃棒搅拌也起类似的作用。(4)高温条件下铁能与氧气反应,在加工过程中充 入氮气作保护气,可隔绝氧气,防止铁与氧气反应。
7.(2019广东,21,8分)某合金主要成分为Zn、Fe、Cu及这三种金属的少量氧化物。利用该合金制成的机 械零件废弃物制取高纯度ZnO,其部分工艺流程如图所示。请回答:已知:Zn(OH)2溶于强碱形成可溶性盐。 (1)滤渣Ⅰ中一定有 。(2)加酸溶解废弃物时,需要通风并远离火源,其原因是 。此过程中Zn还能起到 除铜作用,除铜的化学方程式为 ,此反应属 (填基本反应类型)。(3)调节pH可用NaOH,但不能过量,其原因是 。(4)焙烧Zn(OH)2发生分解反应的化学方程式为 。
答案 (8分)(1)铜(或Cu)(1分) (2)产生氢气容易引起爆炸(1分) Zn+CuSO4 ZnSO4+Cu(2分) 置换反应(1分)(3)Zn(OH)2与NaOH反应生成可溶性盐,导致产率降低(1分) (4)Zn(OH)2 ZnO+H2O(2分)
解析 (1)合金中的Cu不与稀硫酸反应,故加入稀硫酸过滤后,滤渣Ⅰ中一定有Cu。(2)Zn、Fe均能与稀 硫酸反应产生氢气,氢气为易燃气体,故必须通风且远离火源,防止氢气浓度达到爆炸极限并遇到明火而 引起爆炸;合金中的CuO能与稀硫酸反应生成CuSO4,Zn的金属活动性比Cu强,能置换出CuSO4中的Cu。 (3)根据题给信息可知NaOH过量会导致产物Zn(OH)2溶解。(4)由题给流程图可知,Zn(OH)2分解可得氧 化物ZnO和水。
8.(2019江苏苏州,31,6分)实验室以一种工业废渣(主要成分为MgCO3、MgO和SiO2)为原料制备MgCO3·3 H2O。其主要实验过程如下: 已知:SiO2不溶于水,常温下不与硫酸、碳酸钠反应。(1)“酸溶”时发生反应的化学方程式为 和 。(2)“过滤Ⅱ”所得滤液中含有的主要离子有 (填离子符号)。(3)“反应”步骤前后均有过滤,能否省去“过滤Ⅰ”只进行“过滤Ⅱ”。 (填“能”或 “否”),理由是 。(4)“酸溶”时所加硫酸溶液不宜过量太多的原因是 。
答案 (1)MgO+H2SO4 MgSO4+H2O MgCO3+H2SO4 MgSO4+H2O+CO2↑(2)Na+、S 、C (3)否 MgCO3·3H2O产品中会混有杂质SiO2(4)避免制备MgCO3·3H2O时消耗更多的碳酸钠
解析 (1)“酸溶”时氧化镁以及碳酸镁与硫酸反应,对应的化学方程式为MgO+H2SO4 MgSO4+H2O和MgCO3+H2SO4 MgSO4+H2O+CO2↑。(2)滤液Ⅰ为多余的硫酸以及生成的硫酸镁的混合溶液,加入过量碳酸钠反应,生成硫酸钠以及碳酸镁,还有多余的碳酸钠,所以“过滤Ⅱ”所得滤液中含有的主要 离子有Na+、S 、C 。(3)不能省去“过滤Ⅰ”只进行“过滤Ⅱ”,因为二氧化硅不溶于水,常温下不与硫酸、碳酸钠反应,如果省略“过滤Ⅰ”,会导致得到的产品因为混有二氧化硅而不纯。(4)过量的硫 酸需要加入碳酸钠进行除杂,所以“酸溶”时所加硫酸溶液不宜过量太多的原因是避免制备产品时消 耗更多的碳酸钠。
方法技巧 实际上,解答的问题与复杂的转化图相比很简单、很基础,或者可以说转化图提供的是情境, 关键还是考查基本知识。解答题目时先看要解答的问题是什么,然后带着问题去读给出的图,进而去寻 找有用的信息,这样可以更加有效地捕捉题目信息。
9.(2020江西,19,5分)2019年诺贝尔化学奖授予对锂离子电池研究作出贡献的三位科学家。下图是从钴 酸锂废极片[主要成分为钴酸锂(LiCO2)]中回收得到C2O3和Li2CO3的一种工艺流程。 (1)操作1中,粉碎废极片的目的是 ;(2)实验室中完成操作2时,需用到的玻璃仪器是 (填一种即可);(3)操作4中,在高温条件下,CC2O4在空气中反应生成C2O3和二氧化碳,化学方程式为 ;(4)操作5中,Li2CO3晶体用热水洗涤比用冷水洗涤损耗更少,说明Li2CO3的溶解度随温度升高而 。
答案 (5分)(1)增大反应物的接触面积,提高化学反应速率(2)烧杯(或漏斗、玻璃棒)(3)4CC2O4+3O2 2C2O3+8CO2(4)减小(或降低)
解析 (1)粉碎废极片,可以增大反应物的接触面积,提高化学反应速率;(2)由图可知,操作2实现了固液分 离,故操作2是过滤,需要用到的玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒;(3)在高温条件下,CC2O4在空气中反应 生成C2O3和二氧化碳,运用质量守恒定律配平该反应的化学方程式;(4)操作5中,Li2CO3晶体用热水洗涤 比用冷水洗涤损耗更少,说明Li2CO3晶体在热水中溶解度更小,故Li2CO3的溶解度随温度升高而减小。
10.(2020浙江温州,29,6分)小明利用稀硫酸与生锈的铁屑反应制取硫酸亚铁,实验流程如下: 资料:①Fe2(SO4)3+Fe 3FeSO4;②硫酸亚铁容易被氧化为硫酸铁等物质。(1)配制50克溶质质量分数为19.6%的稀硫酸,需溶质质量分数为98%的浓硫酸 克。(2)写出该实验中的一条化学方程式(除资料①中的反应外) 。(3)稀硫酸与生锈的铁屑充分反应后,要确保铁有少量剩余,其目的是 。
答案 (1)10 (2)Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑(3)使生成的硫酸铁完全转化为硫酸亚铁;防止生成的硫酸亚铁被氧化
解析 (1)配制50克溶质质量分数为19.6%的稀硫酸,需溶质质量分数为98%的浓硫酸质量为50 g×19.6%÷98%=10 g;(2)该实验中,稀硫酸和氧化铁反应生成硫酸铁和水,和铁反应生成硫酸亚铁和氢气,反应的化学方程式为Fe2O3+3H2SO4 Fe2(SO4)3+3H2O、Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑;(3)因为硫酸亚铁容易被氧化为硫酸铁等物质,而Fe2(SO4)3+Fe 3FeSO4,所以少量铁剩余可以防止硫酸亚铁被氧化成硫酸铁。
1.(2018新疆乌鲁木齐,10,2分)含硫煤燃烧会产生大气污染。为防治该污染,某工厂设计的新的治污方法 不仅吸收了SO2,同时还得到了某种化工产品。该工艺流程如图所示,下列叙述不正确的是 ( ) A.该流程中可得到化工产品H2SO4B.图中FeSO4→Fe2(SO4)3的反应类型是复分解反应C.该流程中化合价发生改变的元素为Fe、S和OD.图中吸收SO2的化学反应方程式为Fe2(SO4)3+SO2+2H2O 2FeSO4+2H2SO4
答案 B 由流程图可知,该流程中可得到化工产品H2SO4,A正确;由流程图可知,硫酸亚铁与氧气、硫酸 反应能够得到硫酸铁,由于该反应中有单质氧气参与,因此该反应一定不是复分解反应,B错误;该流程中 化合价发生改变的元素是硫、氧、铁三种元素,C正确;图中吸收二氧化硫的反应的化学方程式为Fe2(SO4)3+SO2+2H2O 2FeSO4+2H2SO4,D正确。
难点突破 注意观察流程图中箭头的指向,箭头指向圆圈的是参加反应的物质,箭头离开圆圈的是反应 后的生成物。
2.(2017湖北黄冈,25,1分)Si 是重要的半导体材料,半导体工业中有一句行话“从沙滩到用户”,指的是利 用砂子(主要成分SiO2)制取高纯度的Si,已知硅与碳有相似的化学性质,SiHCl3(三氯氢硅)能与水反应,其 工艺流程和主要化学反应如下: ①2C+SiO2 Si(不纯)+2CO↑②3HCl+Si(不纯) SiHCl3+H2③SiHCl3+H2 3HCl+Si(高纯)下列说法不正确的是 ( )A.①的目的是将二氧化硅转化成单质硅B.物质A可循环利用
C.整个制备过程必须达到无水无氧D.反应③中SiHCl3是还原剂
答案 D 由流程图可知,焦炭和石英砂(主要成分是二氧化硅)在高温条件下反应可得到粗硅,因此①的 目的是将二氧化硅转化成单质硅,A正确;由反应③可知,物质A是HCl,在反应②中HCl可使粗硅转化为 SiHCl3和氢气,因此物质A可以循环利用,B正确;SiHCl3能与水反应,如果有氧,则反应的中间产物氢气在 高温条件下易与氧反应生成水,这样会影响SiHCl3的生成,因此整个制备过程中必须达到无氧无水,C正 确;反应③中氢气是还原剂,D错误。
知识拓展 有元素化合价升降的反应为氧化还原反应。在有氧元素参加的氧化还原反应中,一般是得 到氧的物质是还原剂,失去氧的物质是氧化剂。当没有氧元素参加时,可以根据化合价的升降判断氧化 剂和还原剂。一般情况下,失去电子,化合价升高的为还原剂;得到电子,化合价降低的为氧化剂,可简记 为“失升者还,得降者氧”。
3.(2020山西,25,6分)“庄稼一枝花,全靠肥当家”。近年来,随着农业生产的不断发展,对硫酸镁(MgSO4) 肥料的需求量逐年上升。以氧化镁矿粉(主要成分氧化镁,还含有少量氧化铁、烧碱等杂质)和浓硫酸为 原料,生产MgSO4的部分生产流程如图1所示。已知氧化镁与硫酸发生反应的化学方程式为MgO+H2SO4 MgSO4+H2O。分析制备过程,回答下列问题: 图1
(1)图1中,石墨配酸塔由石墨制成,说明石墨具有的性质是 。(2)生产中,稀硫酸与杂质发生反应的化学方程式为 。(3)回转化成室中发生的化学反应会 (填“吸收热量”或“放出热量”)。(4)分析图2,使用硫酸的最佳浓度为 。 图2(5)生产过程无废物排放,符合绿色化学要求,其中可循环利用的物质是 。
答案 (1)耐腐蚀/不与酸反应(合理即可)(2)2NaOH+H2SO4 Na2SO4+2H2O/Fe2O3+3H2SO4 Fe2(SO4)3+3H2O(写一个)(3)放出热量 (4)66% (5)酸雾和水蒸气/稀硫酸
解析 (1)石墨的化学性质稳定,耐腐蚀、不与酸等物质反应,可制成耐酸设备。(2)氧化镁矿粉中含有烧 碱、氧化铁等杂质,均能与硫酸反应,反应的化学方程式为2NaOH+H2SO4 Na2SO4+2H2O、Fe2O3+3H2SO4 Fe2(SO4)3+3H2O。(3)回转化成室中发生的化学反应放出热量。(4)根据题图2可知,使用66%的硫酸效果最好。(5)根据生产流程可知,可循环利用的物质是酸雾和水蒸气或稀硫酸。
易错警示 硫酸铁的化学式为Fe2(SO4)3,不要错写成FeSO4;在书写化学方程式时一定要根据质量守恒定 律配平。
4.(2020江苏苏州,26,8分)硝酸钙可用于无土栽培等。一种利用石灰石制备硝酸钙晶体的流程如下: 已知:硝酸会挥发、受热会分解。(1)气体X为 (填化学式)。(2)“制浆”所得的混合物属于 (填字母)。a.溶液 b.悬浊液 c.乳浊液(3)写出“中和”步骤主要反应的化学方程式: 。(4)工业生产根据以下两项指标判断“中和”反应完全发生:容器内混合物基本变澄清和 。(5)“制浆”时须控制好加入水的量。加入水量太少会导致制浆困难;加入水量太多会导致
(6)若省去“制浆”步骤也可制得硝酸钙。但硝酸利用率会降低,同时会产生污染气体NOx。产生NOx的 原因是 。
答案 (1)CO2(2)b(3)Ca(OH)2+2HNO3 Ca(NO3)2+2H2O(4)溶液的pH等于7(或溶液的pH略小于7)(5)结晶步骤能耗过多(6)CaO与HNO3反应放出大量热,HNO3受热分解产生NOx
解析 (1)煅烧石灰石生成二氧化碳和氧化钙,所以X是CO2。(2)向氧化钙中加水后得到的是氢氧化钙, 氢氧化钙微溶于水,因为反应生成的氢氧化钙部分溶于水,部分悬浮于液体中,所以“制浆”所得的混合 物属于悬浊液。(3)“中和”步骤主要反应是硝酸与氢氧化钙反应生成硝酸钙和水,化学方程式为Ca (OH)2+2HNO3 Ca(NO3)2+2H2O。(4)因为氢氧化钙微溶于水,如果氢氧化钙没有完全反应,液体中就有悬浮的颗粒物;另外氢氧化钙溶液呈碱性,如果氢氧化钙完全反应,溶液应该呈中性,pH=7,所以工业生 产常根据容器内混合物基本变澄清和溶液的pH等于7或略小于7两项指标判断“中和”反应完全发 生。(5)“制浆”时须控制好加入水的量。因为氢氧化钙微溶于水,加入水量太少会导致制浆困难;而如 果加入水量太多会使结晶时消耗过多能量来蒸发浓缩。(6)根据题中提供的信息可知硝酸受热会分解, 而氧化钙和硝酸反应放热,故此过程中产生NOx的原因是CaO与HNO3反应放出大量热,HNO3受热分解产 生NOx。
疑难突破 题中流程的基本原理是利用碳酸钙受热分解生成氧化钙,再将氧化钙制成氢氧化钙的悬浊 液,然后加入稀硝酸中和得到硝酸钙。不直接利用氧化钙与稀硝酸进行反应,是因为氧化钙与硝酸溶液 反应时会放热,使得硝酸分解产生有害气体NOx,同时使HNO3利用率降低。
5.(2020安徽,15,5分)硫酸亚铁晶体是重要的化学试剂。传统制备方法是用铁屑与稀硫酸反应,因铁屑中 含有硫、磷等杂质,与稀硫酸反应会产生刺鼻、呛人的有毒气体。某科技小组改用铁屑与硫酸铜溶液 反应制备硫酸亚铁晶体,流程如下: (1)步骤①中反应的化学方程式为 。(2)操作Ⅰ的名称是 。步骤②涉及蒸发,蒸发时必需的仪器有铁架台(含铁圈)、酒精灯、玻璃 棒、 。(3)用硫酸铜溶液代替稀硫酸制备硫酸亚铁晶体,优点是 。
答案 (5分,化学方程式2分,其余每空1分)(1)Fe+CuSO4 Cu+FeSO4(2)过滤 蒸发皿(3)避免有毒气体的产生(其他合理答案均可)
解析 (1)步骤①发生的是铁与硫酸铜的反应,化学方程式为Fe+CuSO4 FeSO4+Cu。(2)将固体和液体分开的操作是过滤;步骤②是从FeSO4溶液中得到硫酸亚铁晶体,其操作为蒸发,蒸发时必须用到的仪 器有铁架台(含铁圈)、酒精灯、玻璃棒和蒸发皿。(3)由于铁屑中含有硫、磷等杂质,与稀硫酸反应会 产生刺鼻、呛人的有毒气体,用硫酸铜溶液代替稀硫酸可避免有毒气体的产生。
解题关键 了解固液混合物的分离方法——过滤。从溶液中得到晶体的方法——蒸发以及操作中用到 的仪器,是解答本题的关键。
6.(2020新疆,14,5分)从某废旧电子产品中可以提炼贵重金属,并得到硫酸铜溶液。其工艺流程如图所示: (1)图中“操作”的名称是 。(2)写出所得贵重金属中任意一种成分的化学式 。(3)写出①中发生的化学反应方程式 (任写一种);该反应的基本类 型为 。(4)写出②中发生的化学反应方程式 。
答案 (1)过滤 (2)Au(或Pt)(3)2Al+3H2SO4 Al2(SO4)3+3H2↑(或Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑) 置换反应(4)2Cu+2H2SO4+O2 2CuSO4+2H2O
解析 (1)题图中“操作”的名称是过滤,通过过滤能够将固体和液体分离。(2)粗铜中加入稀硫酸,反应 后过滤得到的金属混合物是不溶于酸的铜、金、铂,再次加入稀硫酸,加热并通入氧气,铜会反应生成 CuSO4,所得贵重金属是金、铂,化学式分别是Au、Pt。(3)①中稀硫酸和铁反应生成硫酸亚铁和氢气,稀 硫酸和铝反应生成硫酸铝和氢气,发生反应的化学方程式分别为Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑、2Al+3H2SO4 Al2(SO4)3+3H2↑,都是置换反应。(4)②中加热条件下稀硫酸和铜、氧气反应生成硫酸铜和水,发生的反应化学方程式为2Cu+2H2SO4+O2 2CuSO4+2H2O。
7.(2018安徽,13,6分)废旧电路板中主要含有塑料、铜和锡(Sn)等,为实现对其中锡的绿色回收,某工艺流 程如下。 已知:Sn+SnCl4 2SnCl2(1)SnCl4中锡元素的化合价是 。(2)铜的金属活动性比锡的 (填“强”或“弱”),固体A中一定含有的金属元素是 。
(3)写出步骤②发生反应的化学方程式 。(4)相比于直接焚烧废旧电路板回收金属,该工艺主要优点是 (回答一点即可)。
答案 (6分)(1)+4(1分)(2)弱(1分) Cu(1分) (3)2SnCl2 Sn+SnCl4(2分) (4)避免焚烧塑料产生污染,更加环保(1分)(其他合理答案均给分)
解析 (1)SnCl4中氯元素化合价为-1,根据化合物中各元素化合价代数和为零,可计算出锡元素的化合价 为+4。(2)根据金属活动性顺序可知铜的活动性比锡弱,锡与四氯化锡能反应生成二氯化锡,铜比锡活动 性弱,故固体A中一定含铜,可能含锡。(3)根据流程图可知步骤②发生反应的化学方程式为2SnCl2 SnCl4+Sn。(4)直接焚烧废旧电路板,塑料的燃烧产物会污染环境,题中工艺更加环保,且电解产生的SnCl4可以循环利用。
8.(2019广西北部湾经济区,27,6分)工业上利用某废渣[含FeSO4、Fe2(SO4)3及少量CaO和MgO]制备高档 颜料铁红(主要成分为Fe2O3)和回收(NH4)2SO4,具体生产流程如下: 【背景信息】a.氧化还原反应中,会有元素化合价发生变化。b.3Fe2(SO4)3+12NH3·H2O (NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12↓+5(NH4)2SO4 铵黄铁矾晶体(1)步骤③中操作Y的名称是 。(2)加入物质X溶解废渣,X应选用 (填序号)。A.盐酸 B.硫酸C.氨水 D.氢氧化钠步骤①酸浸时,生成盐的化学方程式为 (任写一个)。
(3)步骤②通入氧气氧化的目的是 ;工业上对该操作控制在4小时左右为宜,根据下图有 关数据分析,影响Fe2+氧化率的变化规律: 。
答案 (1)过滤 (2)B CaO+H2SO4 CaSO4+H2O或MgO+H2SO4 MgSO4+H2O (3)将FeSO4氧化成Fe2(SO4)3(合理即可) Fe2+氧化率随温度升高而增大,随pH降低而增大
解析 (1)在溶液Ⅱ中加入氨水后,经过结晶、操作Y得到滤液和铵黄铁矾晶体,故操作Y为过滤。(2)加 物质X的步骤为酸浸,故X应为硫酸,用盐酸会引入Cl-;金属氧化物氧化钙、氧化镁均能与硫酸反应生成 盐和水。(3)通入氧气氧化的目的是将FeSO4氧化成Fe2(SO4)3;分析图像可知,Fe2+氧化率随温度升高而增 大,随pH降低而增大。
9.(2017江西,19,6分)碱式碳酸镁是一种新型阻燃剂,其工业制备流程如下: (1)常温下向溶液中加入少量的NH4HCO3固体,固体不能溶解,则该溶液为NH4HCO3的 (填“饱 和”或“不饱和”)溶液。(2)操作1的名称是 ;“一系列操作”中包括蒸发,实验室中蒸发溶液时用玻璃棒搅拌的作用是 。(3)副产品氯化铵与氢氧化钠反应,生成了一种可直接进入上述流程循环利用的物质是 。
答案 (6分)(1)饱和(1分)(2)过滤(1分) 防止因局部温度过高,造成液滴飞溅(合理即可)(2分)(3)氨气(或NH3)(2分)
解析 (1)常温下,向溶液中加入少量的NH4HCO3固体,不能继续溶解,说明该溶液为NH4HCO3的饱和溶 液。(2)通过操作1得到了固体和滤液,说明该操作是过滤;实验室蒸发溶液时,玻璃棒搅拌的作用是使溶 液受热均匀,防止因局部温度过高造成液滴飞溅。(3)副产品氯化铵与氢氧化钠反应,生成氯化钠、氨气 和水,其中氨气可循环利用。
10.(2019山东潍坊,24,8分)金属钛广泛用于航空航天工业、化工、医疗等领域。用钛铁矿(主要成分为 FeTiO3)制取钛并获得副产品A的主要工艺流程如下: 请回答下列问题:(1)构成金属钛的微粒是 (填“分子”“原子”或“离子”),H2TiO3中钛元素的化合价为 ;(2)反应②需持续通入氩气,氩气的作用是 ;(3)反应③的产物除红色固体A外,还有两种组成元素相同且相对分子质量相差16的气体,则该反应的化 学方程式为 ;(4)反应①②③中属于分解反应的是 (填“①”“②”“③”);(5)对反应③进行改进,可直接生产锂离子电池的电极材料LiFePO4,工艺流程如下图:
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