压轴题09 化工流程图-中考化学压轴题突破（全国通用）

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压轴题09 化工流程图


1．海水资源的开发和利用(如从海水中提取氯化钠和氯化镁等)
2．金属回收工业：Mg、Fe、Cu等
3．工业废水处理
4．氯碱工业、联合制碱法
5. 新型无机材料的合成

1．考查内容
(1)化学反应原理。(2)元素化合物知识。(3)实验操作及名称。(4)物质除杂、分离。(5)流程中的物质转化和循环。
2. 解题思路
从题干中获取有用信息，了解生产的产品。
分析流程中的每一步骤，从几个方面了解流程：①反应物是什么；②发生了什么反应；③该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。抓住一个关键点：一切反应或操作都是为了获得产品。
3. 注意事项：
从绿色化学方面作答：对综合生产效益有何影响？如原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生，能源成本，对设备的要求，环境保护方面等。

1．（2023·江苏扬州·统考一模）碱式碳酸铜可用作有机催化剂。工业上以辉铜矿（主要成分为 Cu2S，含 SiO2及少量 Fe2O3）为原料制备碱式碳酸铜，工业流程如下：

(1)①“浸取”时辉铜矿中的 Fe2O3与稀硫酸反应的化学方程式为______。
②某小组测得铜浸取率随 H2O2浓度（mol/L、一种浓度的表示方式）及温度影响的变化曲线如图：

由图 2 可知 H2O2适宜的浓度范围为______（mol/L）；由图 2 中的点 a 分析，浸取时Fe2（SO4）3也起到了氧化辉铜矿的作用，其理由是______；图 3 浸取铜较合适的温度是______℃，请分析原因是______。
(2)“除铁”步骤调 pH 可加入下列试剂中的______（填选项字母），该试剂除了调节 pH 外，还具有的优点是______。
a．CuCl2         b．HCl             c．CuO
(3)“沉铜”时的反应为：2CuSO4+2Na2CO3+H2O=Cu2（OH）2CO3↓+2 X +CO2↑。X 的化学式是______，“沉铜”后经过滤可得产品 Cu2（OH）2CO3，该操作中所用的玻璃仪器有烧杯、漏斗、______；得到的产品需用水洗，判断晶体是否洗涤干净的操作是______。
(4)实验时发现，若反应时溶液的 pH 过大，所得产品 Cu2（OH）2CO3的产率偏低，但 Cu元素含量偏大，原因是______；实验时发现，若反应时溶液的温度过高，所得产品Cu2（OH）2CO3的产率偏低，原因是______。
(5)研究发现，制备过程中Na2CO3与CuSO4的投料配比不同，所得产物纯度不同。若以a 表示Na2CO3与CuSO4的投料配比，通过测定固体样品的热重分析曲线（样品质量随温度变化曲线），获得固体残留率可检测样品纯度。
已知：
图4、图5分别是a=0.795和a=0.530时所得固体的热重分析曲线，依据曲线判断制备Cu2（OH）2CO3适宜的a为______（填“0.795”或“0.530”），结合数据分析，说明你选择的理由______。

2．（2023·江苏无锡·统考一模）海洋是生命的摇篮，浩瀚的海洋是一个巨大的宝库，海水不仅是宝贵的水资源，而且蕴藏着丰富的化学资源。
I.海水提取粗盐

(1)氯化钠在海水中的分散微粒是_______(填微粒符号)。
(2)从贮水池到蒸发池，氯化钠的质量分数_______(填“变大”“变小”或“不变”)。
II.粗盐提纯
可以采用物理和化学方法除去粗盐中的MgCl2、CaCl2和Na2SO4等可溶性杂质。
(3)物理方法：用NaCl溶液浸洗粗盐，溶解其中的可溶性杂质，则浸洗溶液应选用NaCl的_____(填“饱和”或“不饱和”)溶液。
(4)化学方法：操作步骤依次为：加水溶解→加过量NaOH溶液→加过量试剂①→加过量Na2CO3→过滤→加适量盐酸，试剂①是_________(填化学式)溶液，过滤后滤渣主要成分有Mg(OH)2、CaCO3及______(写出全部成分)。
III.侯氏制碱
我国科学家侯德榜为我国纯碱和氮肥工业技术的发展做出了杰出的贡献。如图是侯氏联合制碱法和西方索尔维制碱法的工艺流程。(已知.NH4ClNH3↑+HCl↑

(5)利用碳酸氢钠热解生产纯碱反应的基本类型是________。
(6)精盐水中先通入NH3，后通入CO2发生“碳酸化”反应的化学方式是_____。
(7)我国化学家侯德榜创立的联合制碱法的优点有________。
a.无“索尔维氨碱法”中的废弃物CaCl2生成，有利于保护环境
b.大大提高了食盐的利用率，节约了成本
c.析出的晶体可用作复合肥，提高了原料的利用率
(8)用“侯氏联合制碱法”制得碳酸钠常含有少量氯化钠。为测定某样品中碳酸钠含量，小明称取该碳酸钠样品11g溶解于水中，加入足量氯化钙溶液，经过滤、洗涤、干燥后得沉淀质量为10g。求：该样品中碳酸钠的质量分数。(写出具体计算过程，结果精确到0.1%)。
3．（2023·江苏无锡·统考一模）湿法炼锌过程中的净化钴液中含有Zn、Co、Cu和Fe的单质及Zn(OH)2，可利用过硫酸钠氧化水解法实现钴的富集，同时分别回收锌、铜和铁元素，工艺流程如下：

资料1.钴的金属活动性与铁相似。
资料2.该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表：
金属离子
Fe3+
Fe2+
Co2+
开始沉淀的pH
1.9
7.5
7.7
沉淀完全的pH
3.2
9.0
9.2
(1)工艺流程中“酸浸”“除铁”“沉钴”都需要进行的操作是________。
(2)“酸浸”中发生酸碱中和反应的化学方程式是_____，浸渣的主要成分为______。
(3)“除铁”过程中会发生分步反应2FeSO4+H2O2+H2SO4=Fe2(SO4)3+2X，X的化学式是______，该过程需要控制溶液的pH范围是_____。
(4)上述流程中_____ (填序号)可返回湿法炼锌系统，提高锌的利用率.
a.浸渣        b.滤渣I       c.滤液II       d.滤渣III
4．（2023·江苏扬州·校考一模）以菱镁矿（主要成分为 MgCO3，含少量 FeCO3）为原料制备高纯 MgO，流程如下：

已知：
(1)“溶解”时，MgCO3与稀硫酸反应的化学方程式为______。
(2)“转化”过程中，FeSO4转化率随反应温度的变化关系如图所示。

①40~ 75℃范围内，随着温度的升高，FeSO4转化率增大的原因可能是______。
②温度大于 75℃，随着温度的升高，FeSO4转化率减小。某同学猜想其主要原因是 H2O2 受热分解，请设计实验证明该同学的猜想：______。
(3)“调 pH”时，溶液 pH 不宜过大。其原因除 pH 过大将增加氨水的使用量，还可能的是______。
(4)某兴趣小组探究“煅烧”时 MgSO4与 C 的反应，实验装置如图所示。

①“煅烧”时，装置甲发生了某个反应，该反应生成 3 种氧化物。装置乙中 KMnO4溶液褪色，装置丙中澄清石灰水变浑。装置甲发生反应的化学方程式是______。
②经检验，500℃下加热装置甲中反应后的固体，可得到一种只含硫且相对分子质量为 192 的气体。该气体的化学式是______。
③反应后，测量装置乙溶液中的含量的测定，请补充完整实验方案：取适量反应后装置乙中的液体，______，过滤、______、干燥，得一定质量的 BaSO4沉淀。（须使用的试剂有：BaCl2溶液、蒸馏水）
5．（2023·广东广州·统考一模）碳酸锶（SrCO3）广泛应用于生产锶铁氧体磁性材料，现以粗碳酸锶（含杂质BaCO3、MgCO3、CaCO3）为原料制备高纯碳酸锶的工艺流程如下：

已知：i、不溶或微溶性碳酸盐煅烧时分解生成金属氧化物和二氧化碳。
ⅱ、某些金属氧化物与水发生化合反应的条件是生成物为可溶性碱。
iii、可能用到某些物质的溶解度见下表：（g/100g水）
温度/℃
20
40
60
80
100
Sr（OH）2
0.81
1.77
3.68
8.30
27.9
Ca（OH）2
0.173
0.141
0.121
0.094
0.076
回答下列问题：
(1)将粗碳酸锶“粉碎”的目的是______。
(2)“煅烧”粗碳酸锶时，碳酸锶发生反应的化学方程式为______。
(3)滤渣1的主要成分是______（写化学式）。
(4)流程中需用温度为100℃热水浸的目的是______。
(5)“沉钡”过程中：
①写出含锶化合物与H2SO4反应的化学方程式______。
②下表为H2SO4溶液的加入量对溶液中Sr2+和Ba2+含量的影响情况：
H2SO4溶液加入量
过量10%
过量20%
过量30%
Sr2+/（g/L）
89.86
89.57
89.23
Ba2+/（g/L）
0.21
0.13
0.11
根据表中的数据回答，实际生产中加入过量20%的H2SO4溶液较为合适，原因是______。
(6)“沉锶”反应后的“一系列操作”为______。
6．（2023·山东烟台·统考一模）海洋中值含着丰富的资源，海洋资源开发前最十分广阔。
(1)海水中含有较多的硫酸钠。硫酸钠是制造纸浆、燃料稀释剂、医药用品等的重要原料，某硫酸钠样品中含有少量硫酸钙、氯化镁，实验室进行提纯的流程如：图1：

回答下列问题：
①用氢氧化钠和碳酸钠除杂时，反应的化学方程式分别为______、______。
②氢氧化钠和碳酸钠如果添加过量了，可在滤液中加入适量______溶液除去。
③“后续处理”的主要操作时蒸发，为了获得纯净的硫酸钠，应蒸发至______（填序号）。
A．完全蒸干时停止加热
B．快干时停止加热，利用余热蒸干
C．有大量固体析出时停止加热，过滤弃去剩余的少量溶液
④已知硫酸钠的溶解度随温度变化的曲线如图所示。40℃时，硫酸钠的溶解度为______g。将该饱和溶液升高温度至90℃，观察到的现象是______。

(2)利用苦卤制取镁，主要流程如图3：

步骤Ⅱ中的试剂a______。步骤Ⅲ中反应的化学方程式是______
(3)采用氨碱法生产纯碱，主要流程如图4：

①上述Ⅰ、Ⅱ两个步骤总反应的化学方程式：______
②从步骤Ⅱ过滤得到碳酸氢钠，近日，一则《重大突破！ 癌细胞，竟被中国医生用小苏打“饿”死了》的新闻在网络上热传：研究人员用小苏打用来去除肿瘤内的氢离子，就可破坏乳酸根和氢离子的协同作用，从而快速有效地杀死处于葡萄糖饥饿或缺乏的肿瘤细胞，请你用一个化学反应证明该研究成果的科学性______。当然，科学原理如何转换到临床上来，还会是一个很艰难漫长的过程。
7．（2023·安徽马鞍山·统考一模）黄铜渣中约含Zn7%、ZnO31%、Cu50%、CuO5%，其余为杂质。某工厂处理黄铜渣可得到硫酸锌晶体，其主要流程如图。（杂质不溶于水，不参与反应）
已知： ，

(1)步骤I中产生气体的化学方程式是_______。
(2)步骤Ⅱ的操作名称是_______。
(3)溶液A中的阳离子有_______（填离子符号）；
(4)固体B是_______（填“纯净物”或“混合物”）；
(5)溶液A的质量_______（填“>”“