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专题11 工艺流程分析题-2022年中考化学二轮复习专项考点
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专题11 工艺流程分析题
1.(2021·江苏扬州)以某菱镁矿石(主要成分是MgCO3,含少量MnCO3、SiO2)制取MgSO4·7H2O,流程如下:
(1)“酸浸”时,为了提高浸取率,除了搅拌、提高硫酸浓度外,还可采取的措施有______(写出一种)。此时,MnCO3发生反应的化学方程式是______。
(2)“转化”时主要反应是,氯元素反应前后化合价变化情况是______(填“升高”或“降低”)。
(3)硫酸镁溶液在不同温度下进行浓缩结晶,可得到不同的晶体:
温度/℃
-3.9-1.8
1.8-48.1
48.1-67.5
67.5-200
析出晶体
MgSO4·12H2O
MgSO4·7H2O
MgSO4·6H2O
MgSO4·H2O等
①“操作1”的具体操作是:蒸发浓缩滤液至表面有晶膜出现(此时MgSO4溶液已饱和)、______、过滤、洗涤、低温干燥。
②“操作1”所得滤液中能分离出一种可循环使用的物质,该物质是______(填化学式)。循环使用的目的是______。
(4)已知:MgSO4·7H2O中镁元素质量分数为9.76%,采用热分析法测定所得MgSO4·7H2O样品中镁元素质量分数:
①未加热前,测得样品中镁元素质量分数略大于9.76%,可能的原因是______。
②高于900℃后,测得剩余固体中镁元素质量分数大于20%,可能的原因是______。
(5)若用100t菱镁矿石可制得246 t MgSO4·7H2O产品,忽略反应过程中镁元素损失,求该菱镁矿石中MgCO3的质量分数。(写出计算过程)______。
【答案】粉碎菱镁矿石 MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑ 降低 降温至1.8-48.1℃结晶 H2SO4 提高原料利用率,节约资源和成本,减少污染 已经失去部分结晶水 硫酸镁部分分解(合理即可) 设参与反应的MgCO3的质量为x
根据镁元素守恒可得
解得x=84t
所以岭煤矿中碳酸镁质量分数为
【分析】
矿石中主要成分是MgCO3,含少量MnCO3、SiO2,加入硫酸进行酸浸,二氧化硅和硫酸不反应,依据流程图中信息,MgCO3和MnCO3与硫酸分别反应生成MgSO4和MnSO4溶液,经过过滤操作将固液分离。向溶液中加入NaClO溶液,由图可以看出将MnSO4转化为MnO2沉淀,MgSO4和NaClO不反应,经过过滤操作将固液分离,得到MgSO4溶液,可通过浓缩结晶的方式得到MgSO4·7H2O。
【详解】
(1)酸浸时为了提高浸出率,可采用的操作有将矿石研磨成粉末、搅拌、提高硫酸浓度等。根据上述分析,MnCO3与硫酸反应生成MnSO4、水和二氧化碳,反应方程式为MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑。
(2)反应前是NaClO中氯为+1价,反应后是氯化钠中氯为-1价,故化合价降低。
(3)①由表中可知,MgSO4·7H2O在1.8-48.1℃析出,故在蒸发浓缩后的冷却结晶中应控制温度为1.8-48.1℃,故填降温至1.8-48.1℃结晶。
②操作Ⅰ得到的滤液中溶质为H2SO4和NaCl,其中硫酸可至酸浸步骤进行循环利用,循环使用的目的是提高原料利用率,节约资源和成本,减少污染。
(4)①未加热前,镁元素的质量分数偏大,有可能是结晶过程中已经失去部分结晶水所导致。
②由计算可得,MgSO4中镁元素的质量分数为,高于900℃,镁元素的质量分数大于硫酸镁中镁元素的质量分数,可能原因为硫酸镁部分分解。
(5)见答案
【点睛】
当不考虑过程中镁元素的损失时,整个流程镁元素守恒,即菱镁矿碳酸镁中镁元素与生成结晶中镁元素质量相等,据此计算。
2.(2021·江西)江西赣州被誉为“世界钨都”,钨(W)是一种重要的战略资源。下图是一种生产钨的工业流程:
已知:白钨矿的主要成分是钨酸钙(CaWO4),还含有CaO、SiO2等;碳在高温条件下会与金属钨反应生成碳化钨。
(1)操作1 中粉碎白钨矿的目的是______。
(2)操作2 所得滤液中一定含有的阳离子是______、。
(3)流程中氨水(NH3•H2O)和H2WO4反应生成(NH4)2WO4的化学方程式为______。
(4)用氢气还原WO3可获得高纯度的钨,此处不宜用焦炭代替氢气的原因是______。
【答案】增大反应物接触面积,加快反应速率 如果用碳做还原剂,混杂在金属中的碳不易除去,而且碳会在高温下和金属钨反应形成碳化钨,不容易获得纯的金属钨,用氢气作还原剂可避免产生以上问题
【详解】
(1)反应物浓度越大、温度越高、接触面积越大,反应速率越快,操作1 中粉碎白钨矿的目的是增大反应物接触面积,加快反应速率。
(2)白钨矿的主要成分是钨酸钙(CaWO4),还含有CaO、SiO2等,加入稀盐酸,根据流程图可知,钨酸钙(CaWO4)与稀盐酸反应生成H2WO4和氯化钙,氧化钙与稀盐酸反应生成氯化钙和水,操作2 所得滤液中一定含有的阳离子是钙离子和剩余的氢离子,符号为。
(3)流程中氨水(NH3•H2O)和H2WO4 反应生成(NH4)2WO4和水,反应的化学方程式为。
(4)用氢气还原WO3可获得高纯度的钨,此处不宜用焦炭代替氢气的原因是如果用碳做还原剂,混杂在金属中的碳不易除去,而且碳会在高温下和金属钨反应形成碳化钨,不容易获得纯的金属钨,用氢气作还原剂可避免产生以上问题。
3.(2021·山东济宁)铝在地壳中主要以铝土矿的形式存在,铝土矿的主要成分为A12O3(含有少量Fe2O3、SiO2等杂质)。工业上冶炼铝的工艺流程见图:
(1)铝土矿中的SiO2不溶于水,也不与盐酸反应,操作①的目的是______。
(2)操作③得到的 受热分解生成Al2O3,该反应的化学方程式为______,铝土矿经过操作①~④的目的是______。
(3)在冰晶石作助熔剂条件下,高温电解A12O3得到金属铝,该反应的化学方程式为______。
【答案】除去SiO2 得到纯净的Al2O3
【详解】
(1)铝土矿中的SiO2不溶于水,也不与盐酸反应,加入盐酸后仍为固体状态;操作①的目的是分离固液操作,除去SiO2。
(2)反应前后元素种类不变;操作③得到的 受热分解生成Al2O3,此外还生成水,该反应的化学方程式为;
铝土矿中除了氧化铝还含有氧化铁、二氧化硅等杂质,操作①,加入稀盐酸,氧化铁和稀盐酸反应生成氯化铁和水,氧化铝和稀盐酸反应生成氯化铝和水,二氧化硅与酸不反应,可除去二氧化硅,操作②加入氢氧化钠,氢氧化钠和氯化铁反应生成氢氧化铁,氢氧化钠和氯化铝反应生成氢氧化铝和氯化钠,氢氧化铝和过量的氢氧化钠会反应生成偏铝酸钠和水,过滤,可除去氢氧化铁,通入二氧化碳,过滤,得到氢氧化铝和碳酸氢钠,氢氧化铝受热分解生成氧化铝,故操作经过操作①~④除去了杂质,得到纯净的Al2O3。
(3)在冰晶石作助熔剂条件下,高温电解A12O3得到金属铝,该反应的化学方程式为
4.(2021·安徽)某燃煤电厂产生的固体废弃物粉煤灰中含有较多的氧化铝。从粉煤灰中提取氧化铝的工艺流程如图。
(1)“酸浸”中使用的酸是______(填字母序号)。
AHCl BH2SO4 CNa2SO4
(2)流程中涉及到的氧化物有______(写出1种即可)。
(3)“煅烧”过程发生反应的化学方程式为______,反应类型是______。
(4)该工艺的价值在于______。
【答案】B A12O3(或H2O) 分解反应 废物再利用(其他合理答案均可)
【详解】
(1)由图可知,“酸浸”后得到硫酸铝,故使用的酸是硫酸,氧化铝和硫酸反应生成硫酸铝和水。
故选B;
(2)氧化铝是由铝、氧元素组成的化合物,属于氧化物,水是由H、O元素组成的化合物,属于氧化物,故填:Al2O3、H2O;
(3)“煅烧”过程发生反应为氢氧化铝在高温下反应生成氧化铝和水蒸气,该反应的化学方程式为:;
该反应符合“一变多”的特点,属于分解反应;
(4)该工艺可以废物再利用,节约资源,减少污染。
5.(2021·山东潍坊)氮化硼(BN)陶瓷基复合材料在航天领域应用广泛。硼单质是制备氮化硼(BN)的原料之一,某工厂利用硼砂(主要成分为Na2B4O7·10H2O,杂质中含少量Fe3+)制备硼(B)单质的部分流程如下图所示:
请完成下列问题:
(1)粉碎硼砂的目的是______。
(2)操作A的名称是______。
(3)滤渣的成分为______(填化学式)。
(4)写出H3BO3加热分解的化学方程式______。
(5)“制硼”反应的化学方程式为______。
【答案】增大反应物之间的接触面积,使反应更充分 过滤 Fe(OH)3
【详解】
(1)粉碎硼砂,可以增大反应物之间的接触面积,使反应更充分;
(2)操作A实现了固液分离,是过滤;
(3)硼砂中含有少量铁离子,加入氢氧化钠铁离子能与氢氧根离子结合生成氢氧化铁,故滤渣为:Fe(OH)3;
(4)由图可知,H3BO3受热分解生成水和B2O3,该反应的化学方程式为:;
(5)“制硼”反应为镁和B2O3在850℃条件下反应生成硼和氧化镁,该反应的化学方程式为:。
6.(2021·山东泰安)某工厂废液中含有氯化钠、氯化铜和氯化亚铁。某课外小组要从废液中回收铜并得到铁红(主要成分Fe2O3),要求全过程不引入其他金属元素。设计实验方案如下图所示:
请回答下列问题:
(1)工厂废液中加入过量A反应的化学方程式为___________。
(2)用化学式表示固体甲的成分___________。
(3)溶液甲中的金属离子是___________(用离子符号表示)。
(4)完成步骤④的化学方程式:2___________。
【答案】 Fe、Cu Na+、Fe2+ H2O
【详解】
(1)因为金属活动性顺序中铁排在铜前面,加入过量的铁可以将氯化铜中的铜置换出来,同时生成氯化亚铁,没有带进新的金属,所以A是铁,铁和氯化铜反应生成氯化亚铁和铜,反应的化学方程式为:。
(2)因为铁和氯化铜反应生成铜,又因为铁过量,所以固体甲的成分是铜和铁,用化学式表示为:Fe、Cu。
(3)溶液甲是加入过量的铁充分反应后得到的,铁将氯化铜全部反应生成铜和氯化亚铁,铁不能和氯化钠反应,因此溶液中不含氯化铜,含有氯化亚铁和氯化钠。氯化亚铁中含有的亚铁离子和氯化钠中含有的钠离子是金属离子,故溶液甲中的金属离子是:Na+、Fe2+。
(4)从提供的化学方程式中可知,反应后Fe、O、H三种原子的个数分别是:4、12、12,反应前已知物质中Fe、O、H三种原子的个数分别是:4、10、8,因为化学反应前后原子的种类和数目都不变,所以未知物质的2个分子中含有O、H两种原子的个数分别是:2、4,因此该物质的一个分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的,故填:H2O。
7.(2021·四川乐山)纳米碳酸钡是一种重要的无机化工产品,某工厂用含SiO2杂质的BaCO3为原料制备纳米碳酸钡的工艺流程如图所示:
已知:SiO2难溶于水,且不与常见的酸发生反应,回答下列问题:
(1)操作A的名称为____________。SiO2性质稳定,但常温下易与氢氟酸反应,该反应的化学方程式为:SiO2+4HF= X+2H2O,则X的化学式为______________。
(2)流程中加入盐酸时发生反应的化学方程式_______________。
(3)写出副产品的用途____________。(写一条即可)
【答案】过滤 SiF4 BaCO3+2HCl=BaCl2+CO2↑+H2O 氮肥
【详解】
(1)固液分离操作是过滤,SiO2+4HF= X+2H2O,反应前Si、4H、4F、2O反应后4H、2O、X,根据质量守恒反应前后原子种类数目不变,X含有4H、Si为SiF4,故填:过滤;SiF4。
(2)流程中加入盐酸时,碳酸钡和盐酸反应生成氯化钡二氧化碳和水,故填:BaCO3+2HCl=BaCl2+CO2↑+H2O。
(3)氯化钡和碳酸铵生成碳酸钡沉淀和氯化铵,副产品是氯化铵可作氮肥,故填:氮肥。
8.(2021·四川德阳)“绿色化学”是化工产生中的重要理念。下图为利用尿素工厂废气和磷酸工厂废渣(液)联合生产硫酸钙的工艺流程。
回答下列问题:
(1)副产品的化学式为______。
(2)沉淀池中发生反应的化学方程式为_____________。
(3)工艺流程中体现“绿色化学”理念的设计有_________(答一点即可)。
【答案】CaO CO2循环利用,减少温室气体的排放等
【详解】
(1)由流程图可知,副产品为碳酸钙在煅烧炉中煅烧得到,煅烧碳酸钙生成氧化钙和二氧化碳,则副产品化学式为CaO。
(2)沉淀池中硫酸钙、水、二氧化碳和氨气反应生成碳酸钙和硫酸铵,化学方程式为。
(3)工艺流程中,需要消耗二氧化碳,且二氧化碳能循环使用,体现“绿色化学”理念的设计有CO2循环利用,减少温室气体的排放等。
9.(2021·四川自贡)自贡市素有“盐都”美誉,盐化工比较发达,烧碱、纯碱、氯化铵等为其主要产品。某化工厂使用食盐和其它原料、采用侯德榜先生的联合制碱法生成纯碱。其主要化工流程如下图:
(1)操作Ⅰ的名称是___________。
(2)反应②的化学方程式为___________。
(3)从上述化工流程中看出可以循环使用的物质是___________(填化学式)。
【答案】过滤 CO2
【详解】
(1)由图可知,操作Ⅰ实现了固液分离,名称是过滤;
(2)反应②为碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水,该反应的化学方程式为:;
(3)由图可知,CO2既是反应物,又是生成物,可以循环利用。
10.(2021·重庆)重庆多地曾出现过盐井,从天然盐井中获取粗盐(含泥沙、CaCl2、MgCl2、Na2SO4等杂质)为了除去以上杂质得到精盐,小明设计如下实验。
(提示)杂质含量较少,不考虑微溶物形成沉淀
(1)过滤操作中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和______。
(2)沉淀b所含物质为 Mg(OH)2和______。
(3)物质X是______。
(4)滤液c中加入稀盐酸后发生中和反应的化学方程式为______。
(5)为了证明滴加的 Ba(OH)2溶液已过量,取少许上层清液于试管中加入一种试剂即可。下列物质的溶液能达到实验目的的有______。
A.Ba(OH)2 B.K2CO3 C、Na2SO4 D.KCl
【答案】漏斗 BaSO4 Na2CO3 C
【详解】
(1)过滤中用到的玻璃仪器有:烧杯、漏斗、玻璃棒;
(2)粗盐中含有泥沙、氯化钙、氯化镁、硫酸钠等杂质,加足量水溶解,过滤,除去泥沙,滴加足量的氢氧化钡,氢氧化钡和氯化镁反应生成氢氧化镁和氯化钡,氢氧化钡和硫酸钠反应生成硫酸钡和氢氧化钠,故沉淀b为氢氧化镁和BaSO4;
(3)滤液b中含氯化钙、反应生成的氯化钡、过量的氢氧化钡等杂质,要想除去这些杂质,可加入过量的碳酸钠,碳酸钠与氯化钙反应生成碳酸钙和氯化钠,氢氧化钡和碳酸钠反应生成碳酸钡和氢氧化钠,氯化钡和碳酸钠反应生成碳酸钡和氯化钠,故物质X是Na2CO3;
(4)中和反应是酸与碱作用生成盐和水的反应,滤液c中含反应生成的氢氧化钠和过量的碳酸钠杂质,其中氢氧化钠和稀盐酸反应生成氯化钠和水,属于中和反应,该反应的化学方程式为:;
(5)为了证明滴加的氢氧化钡过量,可取上层清液,加入硫酸钠,硫酸钠能与氢氧化钡反应生成硫酸钡,产生白色沉淀,说明氢氧化钡过量,碳酸钾也能与氢氧化钡反应生成碳酸钡沉淀,但是上层清液中含有氯化钙,氯化钙也能与碳酸钾反应生成碳酸钙白色沉淀,故加入碳酸钾,产生白色沉淀,不能说明氢氧化钡过量,氯化钾与氢氧化钡不反应。故选C。
11.(2021·湖南衡阳市·中考真题)海水中蕴藏着丰富的化学资源,工业上常利用海水提取粗盐(含CaCl2、MgCl2等杂质),然后进一步得到精制食盐,并广泛用于氯碱工业和侯氏制碱工业等;过程如下:
(1)母液为NaCl的______(填“饱和”或“不饱和”)溶液。
(2)试剂X为______(填字母序号)。
A.NaOH B.KOH C.NaNO3
(3)操作Y为______。
(4)加适量盐酸的作用是为了除去______(填物质名称或化学式)。
【答案】饱和 A 过滤 NaOH、Na2CO3(或氢氧化钠、碳酸钠)
【详解】
(1)海水结晶后所得母液为NaCl的饱和溶液,故填:饱和;
(2)A、氢氧化钠与氯化镁反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钠,能除去杂质且不带入新的杂质,选项正确;
B、氢氧化钾与氯化镁反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钾,带入新的杂质氯化钾,不符合除杂的原则,选项不正确;
C、NaNO3不能与氯化镁反应,反而带入新的杂质,选项不正确;
故选A;
(3)操作Y是固液分离的方法,操作名称为过滤,故填:过滤;
(4)由流程图可知,加入过量的碳酸钠将钙离子沉淀,加入过量的氢氧化钠将镁离子沉淀,所以滤液中含有氢氧化钠和碳酸钠,所以加入盐酸可以除去过量的碳酸钠和氢氧化钠,故填:NaOH、Na2CO3(或氢氧化钠、碳酸钠)。
12.(2021·湖南长沙市·中考真题)蔗糖是储藏在某些植物中的糖,日常生活中食用的白糖、冰糖的主要成分就是蔗糖,它是食品中常用的甜味剂。工业制备蔗糖的流程如图所示。
(1)操作a的名称是_______。
(2)上述流程中物质M可能是_______。
(3)在实验室进行蒸发操作时,要用到玻璃棒,其作用是_______。
(4)蔗糖(C12H22O11)属于_______(填“有机化合物”或“无机化合物”)。
【答案】过滤 活性炭 搅拌,使液体均匀受热,防止液滴飞溅 有机化合物
【详解】
(1)操作a是将固液两种物质分离,因此该操作是过滤。
(2)加入物质M脱色,去除色素,说明该物质具有吸附性,活性炭有吸附性,可去除色素、异味、有毒气体等,故M可能是活性炭。
(3)蒸发时玻璃棒的作用是搅拌,使液体均匀受热,防止液滴飞溅。
(4)有机化合物是含碳化合物(一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸盐、碳酸氢盐、金属碳化物、氰化物、硫氰化物等除外)或碳氢化合物及其衍生物的总称,蔗糖含有碳元素,故其是有机物。
13.(2021·山西晋中市·中考真题)造纸术是中国古代四大发明之一。一直以来,传统工艺不断改进。现阶段,利用方解石(主要成分为CaCO3,还含有少量MgO、Fe2O3、SiO2等杂质)造纸已较为普遍,它取代传统的植物纤维造纸,全程无需用水,原料造价仅为传统造纸的1/3。(已知:SiO2、聚乙烯塑料、粘合剂均难溶于水,且不与盐酸反应。)分析生产过程,回答下列问题:
(1)将方解石粉碎成纳米级超细粉末的目的是______(合理即可)。
(2)混合器内需要进行的操作是______。
(3)利用方解石作原料生产纸张的优点是______(合理即可)。
(4)从绿色环保的角度分析,对使用的原料需要改进的地方是______(合理即可)。
(5)成品纸张在保存过程中应避免与酸接触,若遇到稀盐酸,则可能发生反应的化学方程式为______(合理即可)(写1个)。
【答案】提高纸张质量/平整度(合理即可) 搅拌 成本低/节省木材(合理即可) 使用可降解塑料/使用无毒无害的粘合剂(合理印可) /(合理即可)
【分析】
本题考查复分解反应。
【详解】
(1)将方解石粉碎成纳米级超细粉末的目的是提高纸张质量;
(2)根据题意可知,加入聚乙烯塑料和粘合剂是为了使原料和其混合,因此该实验操作是搅拌;
(3)根据题意,方解石造纸无需用水,节约成本;
(4)聚乙烯较难降解,因此该过程可以选择用可降解的塑料效果更好;
(5)根据题意,方解石中含有碳酸钙和氧化镁和三氧化二铁,因此和酸可以反应:或。
【点睛】
本题难度不大,注意结合题中关键信息进行分析。
14.(2021·云南中考真题)“垃圾是放错的资源”。碘循环工艺不仅能吸收SO2,减少环境污染,而且还可以得到仅含一种元素的化工原料X,流程如下:
(1)流程中可循环利用的物质是___________。
(2)膜反应器中发生的是分解反应,X的化学式是___________。
(3)反应器中发生反应的化学方程式为___________。
【答案】I2 H2
【详解】
(1)在膜反应器后,HI高温下会分解为氢气和碘蒸汽,而在反应器阶段需要重新加入碘单质,因此流程中可循环利用的物质是I2;
(2)碘化氢受热分解为氢气和碘单质,其化学方程式为:,因此X是氢气,化学式为H2 ;
(3)其反应就是二氧化硫、碘单质和水反应生成硫酸和碘化氢,其化学方程式为:。
15.(2021·山东枣庄市·中考真题)二氧化碲(TeO2)是性能优良的声光晶体材料。用某工业废渣(主要含有TeO2,还有少量Cu、Ag)为原料制备纯净的TeO2的一种工艺流程如图:
已知:TeO2微溶于水,能与NaOH发生反应,回答下列问题:
(1)粉碎的目的是______。
(2)类比CO2与NaOH的反应,写出“碱浸”时发生反应的化学方程式______。
(3)“碱浸”后过滤,此时滤渣成分为______。
(4)“沉碲”时,加入硫酸的作用为______。
【答案】增大反应物的接触面积,加快反应速率 Cu、Ag 除去过量的氢氧化钠,使碲元素转化为TeO2沉淀分离出来
【详解】
(1)粉碎的目的是增大反应物的接触面积,加快反应速率。
(2)类比CO2与NaOH的反应生成盐和水且各元素化合价没有改变,由流程可知,“碱浸”时发生反应为氢氧化钠和TeO2生成水和Na2TeO3,。
(3)“碱浸”时金属单质Cu、Ag和氢氧化钠不反应,故反应后过滤,此时滤渣成分为Cu、Ag。
(4)TeO2微溶于水,能与NaOH发生反应;故“沉碲”时,加入硫酸的作用为除去过量的氢氧化钠,使碲元素转化为TeO2沉淀分离出来。
16.(2021·浙江中考真题)实验室有一瓶敞口放置的氢氧化钠固体样品,为探究样品中的成分,小科进行如下实验:
(1)操作①是加水充分溶解,操作②的名称是______。
(2)沉淀B的化学式是______。
(3)小科根据实验现象认为样品中一定含有氢氧化钠,请你评价小科的判断是否正确,并说明理由______。
【答案】(1)过滤
(2)CaCO3
(3)不正确,是因为碳酸钠和氢氧化钙反应生成了氢氧化钠,与氯化铁反应的氢氧化钠也可能全部是碳酸钠和氢氧化钙反应生成的氢氧化钠
【解析】
(1)操作②是分离固液的操作,名称是过滤。
(2)氢氧化钠吸收空气中二氧化碳生成碳酸钠,碳酸钠好氢氧化钙生成碳酸钙沉淀,由流程可知,沉淀B是碳酸钠和氢氧化钙反应生成的碳酸钙CaCO3。
(3)因为碳酸钠和氢氧化钙反应生成了氢氧化钠,与氯化铁反应的氢氧化钠也可能全部是碳酸钠和氢氧化钙反应生成的氢氧化钠,故小科的判断不正确。
17.(2021·北京中考真题)真空热还原法生产钙的主要转化过程如下:
(1)石灰石的主要成分是______。
(2)Ⅱ中反应有两种产物,固体X一定含有氧元素和铝元素,从元素守恒角度说明理由______。
(3)Ⅲ中发生的是______(填“物理”或“化学”)变化。
【答案】(1)碳酸钙
(2)反应前有钙元素、氧元素和铝元素,产生了钙,所以固体X中一定有氧元素和铝元素
(3)物理
【解析】
(1)石灰石的主要成分是碳酸钙;
(2)根据质量守恒,元素不可能凭空产生,也不能凭空消失,反应前有钙元素、氧元素和铝元素,所以固体X中一定有氧元素和铝元素;
(3)Ⅲ中发生的是结晶过程,属于物理变化。
18.(2021·山东中考真题)氢基熔融冶金技术是利用氢作为还原剂代替碳还原剂,从而实现减少CO2排放的目的,实现低碳冶金。氢基熔融还原生产高纯铸造生铁的主要流程如下图所示(部分略去)。
(1)燃烧区的作用是______,燃烧区发生燃烧反应的物质还有______(填化学式)。
(2)还原区的反应除3CO+Fe2O32Fe+3CO2,另一主要反应的化学方程式是______。
(3)从环境保护角度,与高炉炼铁技术相比,氢基熔融冶金技术的优点是______。
【答案】(1)提供热量 C
(2)
(3)减少CO2排放(或减缓温室效应或减少污染气体的排放等)
【解析】
(1)氢气燃烧和一氧化碳燃烧,都放出热量,故燃烧区的作用是提供热量;
煤粉中含有碳,故燃烧区发生燃烧反应的物质还有C;
(2)还原区,除了一氧化碳还原氧化铁,还有氢气和氧化铁在高温下反应生成铁和水,该反应的化学方程式为:;
(3)与高炉炼铁技术相比,氢基熔融冶金技术,利用氢作为还原剂代替碳还原剂,可以减少二氧化碳的排放,减缓温室效应。
19.(2021·内蒙古中考真题)硝酸溶解废旧CPU所得溶液中含有Cu2+和Ag+,用适当浓度的盐酸、氯化钠溶液、氨水和铁粉,按照如下方法回收Cu和Ag(图中标注的试剂均不同)。
(1)加入过量Fe粉发生的主要反应为______(写化学方程式)。
(2)试剂1和试剂3的名称依次是______。
(3)若向66g物质1中加入100g试剂2后,恰好完全反应,剩余固体质量为60.4g,求所得溶液中溶质的质量分数(写出计算过程,计算结果精确到0.1%)。
【答案】(1)
(2)氯化钠溶液、氨水
(3)剩余固体的质量为铜的质量,故物质1中铁的质量为:66g-60.4g=5.6g
解:设反应生成氯化亚铁的质量为x,生成氢气的质量为y
x=12.7g
y=0.2g
故所得溶液中溶质的质量分数:
答:所得溶液中溶质的质量分数为12.0%。
【解析】
(1)溶液1中含有铜离子,硝酸溶解废旧CPU,故该铜盐是硝酸铜,加入过量铁,铁和硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜,该反应的化学方程式为:;
(2)加入试剂1,得到氯化银,故试剂1可能是氯化钠或盐酸,而溶液1中,加入过量铁粉,铁和硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜,物质1为铜和铁的混合物,加入试剂2,除去铁,得到铜,试剂2应为盐酸,故试剂1为氯化钠溶液,加入试剂3 ,得到,故试剂3为氨水。
20.(2021·四川凉山·中考真题)2021年5月15日,我国“天问一号”探测器成功着陆火星,探测器采用了钛合金、铝合金等材料制造。冶炼金属钛的部分流程如图:
金红石主要成分为TiO2,无色气体A是一种有毒的可燃性气体,试写出①处的化学反应方程式______,氩气在②处的作用是______。
【答案】 隔绝空气,防止镁或生成的钛被氧化
【详解】
金红石主要成分为TiO2,将金红石、焦炭混合通入氯气制得TiCl4,同时生成无色气体A,A是一种有毒的可燃性气体,由质量守恒定律,反应前后元素种类不变,反应物中含Ti、O、C、Cl,生成物中含Ti、Cl,故生成物中还应含C、O,故生成的可燃性气体是一氧化碳,反应的化学方程式为:。
镁能与空气中的氧气、氮气等在高温下反应,反应生成的Ti也能在高温下与氧气反应,故在过程②中,氩气的作用是隔绝空气,防止镁或生成的钛被氧化。
21.(2021·山东烟台·)电子工业上制造铜电路板,常用30%的FeCl3溶液腐蚀镀铜电路板上的铜箔(Cu),以下是某兴趣小组设计的处理该生产过程中产生废液的流程图。据图回答下列问题:
查阅资料:;
(1)步骤①所得的废液中只含有FeCl3、CuCl2、FeCl2三种溶质,据此可判断步骤①中铜与FeCl3反应生成的两种产物是______(写化学式)。
(2)步骤②中加入的铁粉与氯化铜发生反应的化学方程式是______。步骤②还需要进行的实验操作是______。
(3)步骤③加入适量稀盐酸充分反应,当观察到______现象时,说明滤渣中只剩下铜。
(4)步骤②③所得FeCl2可与一种气体单质发生化合反应生成FeCl3,实现循环使用。根据质量守恒定律可推测该单质是______。
(5)溶液B中含有的溶质是______。
【答案】CuCl2和FeCl2 过滤 没有气泡产生 氯气(或Cl2) 硫酸和硫酸铜
【详解】
(1)向铜箔中加入FeCl3溶液后,得到的废液中成分是FeCl3、FeCl2和CuCl2,FeCl3是反应剩余的物质,则反应生成了FeCl2和CuCl2,即铜和FeCl3反应生成的两种产物是FeCl2和CuCl2。故填:FeCl2和CuCl2。
(2)步骤②中加入铁粉,铁粉与氯化铜发生反应生成氯化亚铁和铜,反应的化学方程式为:;步骤②加入过量的铁粉后的操作,能使滤渣与溶液分离,操作名称是过滤,得到的滤渣的成分是铁和铜的混合物。故分别填: ;过滤。
(3)步骤②得到的滤渣的成分是铁和铜的混合物,步骤③加入稀盐酸,铁能与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,充分搅拌,有气泡产生,当观察到现象为没有气泡产生时,说明已完全反应,滤渣中只剩下铜。故填:没有气泡产生。
(4)步骤②③所得的FeCl2溶液可与一种单质发生化合反应生成FeCl3,根据质量守恒定律,反应前后元素种类不变,氯化亚铁和铁不能反应,所以只能是氯化亚铁和氯气的反应,可推测该单质为氯气,其化学式为Cl2。故填:氯气(或Cl2)。
(5)步骤④中,向金属铜中加入过量稀硫酸和氧气,铜和硫酸和氧气在加热条件下生成硫酸铜和水,所以溶液A中含有反应生成的硫酸铜和过量的硫酸,步骤⑤中冷却饱和溶液得到硫酸铜晶体,则溶液B中含有的溶质是硫酸和硫酸铜。故填:硫酸和硫酸铜。
22.(2021·山东烟台·)2021年6月8日是第13个“世界海洋日”,烟台有漫长的海岸线,蕴藏着丰富的海洋资源。某兴趣小组设计的综合利用海水的部分流程图如下、据图回答:
(1)海水制镁。步骤①②③是利用母液制镁的流程,该流程中发生中和反应的化学方程式是______。步骤①中制取氢氧化镁选择向母液中加入石灰乳,而不是向海水中直接加入石灰乳,原因是______。
〔2)海水晒盐。通常釆用______(填“降温”或“蒸发”)结晶的方法使海水中的氯化钠析出。通过步骤④除去粗盐溶液中含有的MgCl2、Na2SO4、CaCl2等可溶性杂质,需要依次加入过量的BaC12溶液、过量的Na2CO3溶液、过量的NaOH溶液,然后过滤,在滤液中加入适量的稀盐酸。其中加入过量的Na2CO3溶液的目的是______。
(3)海水制碱。步骤⑧⑨是氨碱法制纯碱的流程,步骤⑧中需要向NaCl饱和溶液中先后加入的两种物质是______(写化学式)。步聚⑨中发生反应的化学方程式是______。
(4)步骤⑥是电解NaC1饱和溶液制取烧碱,该反应中的反应物是______。
(5)步骤⑦用烧碱低温制取次氯酸钠的反应原理为:。则X的化学式是______。
【答案】 海水中的镁离子浓度比较低,而海水经过富集后形成母液,其镁离子浓度得到提高,提高了产率和生产效率 蒸发 去除Ca2+、过量的Ba2+ NH3和CO2 NaCl和H2O NaCl
【详解】
(1)步骤①②③中,第②步发生了中和反应,即盐酸与氢氧化镁反应生成氯化镁和水,其反应方程式为: ;之所以不直接向海水中直接加石灰乳,是因为海水中的镁离子浓度比较低,而海水经过富集后形成母液,其镁离子浓度得到提高,提高了产率和生产效率;
(2)题干中提到“海水晒盐”,因此通常采用日光晒海水来蒸发结晶的方式来制备粗盐;过量的Na2CO3溶液,可以与CaCl2、过量的BaC12溶液发生反应,生成CaCO3和BaCO3沉淀,以达到去除Ca2+、过量的Ba2+等杂离子;
(3)氨碱法制纯碱的反应原理:以食盐(氯化钠)、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)、氨气为原料来制取纯碱,先使氨气通入饱和食盐水中而成氨盐水,再通入二氧化碳生成溶解度较小的碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液,将经过滤、洗涤得到的NaHCO3微小晶体,再加热煅烧制得纯碱产品,因此需要先后加入NH3和CO2;步骤⑨即碳酸氢钠加热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水,其反应方程式为:;
(4)电解氯化钠溶液,其反应物是氯化钠和水,生成物是氢氧化钠、氯气和氢气;
(5)化学方程式左右两端原子数目、种类相同,左边有2 Cl、2Na、2O、2H,右边已知的有2O、2H、1Na、1Cl,差减后易得X为NaCl。
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