内容正文:
猜押06 化学工艺流程
猜押考点
考情分析
押题依据
化工原料的处理方法
化工流程题情境丰富,来源广泛,考查内容包括酸、碱、盐等物质的性质及应用,原材料预处理的方法及注意事项,产品中的物质分离及流程评价等等。
化学工艺流程图属于中考热点题型,考查内容包括原料与产品分析、反应原理考查、操作与设备识别、物质分离与除杂、循环利用设计等。
化工生产中的主要原理
化工生产中的基本操作
工艺流程中物质分离的方法
化工流程的评价及改进
押题一 传统文化中的工艺流程
1.(2025·上海奉贤·二模)为探究古人“洗衣剂”成分,兴趣小组开展研究:
资料1:碱性溶液可清洗油污,碱性越强,去油污效果越好。
资料2:周代用草木灰(含K2CO3)洗衣服,秦代改良配方加入贝壳灰后效果更佳。
根据秦代配方,小组同学设计如下实验流程。
回答下列问题:
(1)K2CO3溶液的pH 7(选填“>”“=”或“<”)。
(2)操作Ⅰ的名称是 。
(3)请写出“灰汁”中加入“贝壳灰”后发生反应的化学方程式 。
(4)“去污液”中所含的溶质是 。
(5)请推测加入“贝壳灰”后去污效果更好的原因 。
2.(2025·上海普陀·二模)《梦溪笔谈》《天工开物》中分别记载了青铜的冶炼和青铜器铸造工艺。古法炼铜流程,以孔雀石(主要成分是碱式碳酸铜)和木炭为原料,高温煅烧使孔雀石分解生成氧化铜,再与木炭反应得到铜。生产流程如下图:
(1)铜中加入一定比例的锡和铅,就可得到青铜。根据金属活动性顺序表,“铜、锡、铅”中金属活动性最强的是 。
(2)碱式碳酸铜[Cu₂(OH)2CO3],高温下受热分解为氧化铜、二氧化碳和水,写出该反应的化学方程式 ;上述过程中得到铜的化学反应方程式是 。
(3)理论上,1mol碱式碳酸铜完全反应后,可以得到的铜为 g。
(4)“古法炼铜”的过程中,没有涉及到的基本反应类型是 。
(5)原料中需过量木炭,过量的目的是 。
(6)封盖保留通气孔的原因是 ;通气孔不宜开口过大的原因是 。
3.我国是世界上锌冶炼最早的国家,明代宋应星所著的《天工开物》中有关于“火法”炼锌的工艺记载是:“每炉甘石(主要成分是碳酸锌)十斤,装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼(反应后生成一氧化碳)垫盛,其底铺薪,发火煅红……冷定毁罐取出……即倭铅(锌)也。”该工艺过程分解模拟如图,请结合图文信息回答问题:
(1)装入原料器之前,将炉甘石敲碎的目的是 。
(2)高温炉内,碳酸锌(ZnCO3)在高温条件下与煤的主要成分发生反应生成Zn和CO,反应的化学方程式为 。
(3)从微观角度分析冷凝器中冷凝的原理 。
(4)我国古代冶锌晚于铁和铜,分析说明其中的原因 。
(5)湿法冶金利用置换反应。向Cu(NO3)2、AgNO3混合液中加入Fe粉,充分反应后过滤。若取出的滤渣滴加稀盐酸有气泡产生,则滤液中一定不含的金属阳离子是 。
押题二 物质制备的工艺流程
4.(2025·上海闵行·二模)某小组以鸡蛋壳为原料提纯碳酸钙,取相同质量的鸡蛋壳,设计两种方案如下(假设鸡蛋壳中的杂质不参与反应)。
(1)鸡蛋壳的主要成分碳酸钙属于_____。
A.酸 B.碱 C.盐 D.氧化物
(2)方案1:加“过量碳酸钠溶液”的目的是 。
(3)方案2:步骤II发生反应的化学方程式是 。
(4)滤液C中一定含有的溶质是 。
(5)比较方案1和方案2得到的碳酸钙质量大小,并说明理由 。
5.(2025·上海青浦·二模)氢氧化锂(LiOH)是锂电池材料的关键锂源,工业上常用碳酸锂(Li2CO3)和氢氧化钙为原料进行制备,其生产流程如图所示。
(1)氢氧化钙的俗名是 。
(2)Li2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2LiOH该反应属于 反应(填基本反应类型)。
(3)固液分离后得到的LiOH母液中常混有Ca(OH)2,为提纯LiOH,查阅LiOH和Ca(OH)2的部分溶解度数据,见表1。
表1 LiOH和Ca(OH)2在不同温度下的溶解度
温度
20
40
60
80
溶解度
(g/100g水)
LiOH
12.8
13.0
13.8
15.3
Ca(OH)2
0.165
0.141
0.116
0.094
①20°C时,LiOH的溶解度为 。
②要将的LiOH母液蒸发浓缩至,需要蒸发掉 水。
③溶液X是LiOH的 (选填“饱和”或“不饱和”)溶液。
④将LiOH母液蒸发浓缩到一定程度后,采用降温结晶的方法得到LiOH。请结合表信息.分析采用降温结晶的原因 。
⑤请分析将溶液进行循环利用的原因 。
6.(2025·上海·一模)氧化钙是一种重要的化工原料,制备氧化钙有以下两种方法。
方法一:煅烧石灰石。
方法二:电解水制氢联合制备氧化钙和甲醇(化学式),制备流程如下图所示。
(1)煅烧过程中发生反应的化学方程式是 。
(2)例举一种绿色能源 。
(3)写出电解水的化学方程式 ,生成氢气的电极连接的是电源 (选填“正极”或“负极”)。
(4)反应1中消耗氢气和碳酸钙的物质的量相等,物质X的化学式为 。
(5)甲醇(化学式)中氢元素与氧元素的质量比为 。反应2属于化合反应,写出反应2的化学方程式 。
(6)对比两种制备方法,方法二的优点除了利用绿色能源之外,请再写出一条优点 。
7.(2025·上海崇明·二模)铜是重要的金属资源,对促进人类文明起着重要作用。
(1)久置的铜制品表面会生成铜锈,铜锈主要成分为。甲同学以锈蚀严重的废铜屑为原料,设计了回收铜的一种方案。
①铜生成铜锈的转化过程中,空气中参与反应的物质除了氧气外,还有 。
②氧化铜与一氧化碳在加热条件下的反应,体现了一氧化碳的化学性质有 (填“可燃性”或“还原性”);为确定反应结束后氧化铜已消耗完,取出固体, 。
(2)某工厂经预处理后得到550g含和的废液。乙同学用铁粉和稀硫酸测定该废液中的质量分数并回收铜。
实验一:测定该废液中的质量分数。
①废液中加入铁粉后,反应的化学方程式为 。
②固体A中加入过量稀硫酸,观察到有气泡产生,固体A的成分为 。
③将固体B洗涤、干燥、称量,得到6.4g铜,则50g的废液中含有 mol,通过计算可知废液中的质量分数。
实验二:从该废液中回收全部的铜
④为回收该废液中全部的铜,还需在实验一的基础上,从剩余的废液中继续回收,方法是 。
8.我国将加快“氢冶金——化工联产”的研发应用技术,实现钢铁产业绿色化的转型升级。氢冶炼铁的主要流程如下。
(1)电解池中发生反应的化学方程式为 。
(2)从微观上分析,氢气压缩后发生改变的是 。
(3)铁矿石加入富氢竖炉前要进行粉碎,目的是 。
(4)若铁矿石为赤铁矿(主要成分为),则在富氢竖炉中高温条件下发生反应的基本反应类型为 。
9.目前我国炼钢行业产生的二氧化碳排放总量仅次于发电行业所产生的二氧化碳排放总量。为实现2030年前碳达峰,采用竖炉炼铁可以有效减少温室气体、烟尘的排放及减少水污染,提高能源的利用。如图是竖炉炼铁的工艺流程示意图,请回答下列问题。
(1)赤铁矿的主要成分的化学式为 。
(2)在催化反应室中发生的反应之一为.。其中X的化学式为 ,存在化合价变化的元素是 (填元素符号)。
(3)写出还原反应室中进行的主要的化学反应的方程式 。
(4)该流程所得产品为生铁,经过冶炼后可以得到具有更多性能的钢,相比于生铁,钢的含碳量更 (选填“高”或“低”)。
(5)最后的烟囱中排出的尾气中依旧会有一些污染物,你对降低或消除其对环境的污染有何合理化的建议? (任写一条)。
押题三 废物回收利用的工艺流程
10.(2025·上海虹口·二模)实验室的某废液中含有硫酸铜、硫酸亚铁和硫酸锌,为回收其中的某些金属及硫酸锌溶液,如图所示进行实验。
(1)铜、铁、锌三种金属中金属活动性最弱的是 。
(2)步骤I 中反应的化学方程式是 ,若最终得到0.64g 铜,则废液中硫酸铜的物质的量是 mol。
(3)步骤III中物质X是 。
(4)步骤IⅡ、II都可以观察到的现象是 。
11.金属的冶炼为人类社会发展作出了突出贡献。
(1)炼铁的主要原料是赤铁矿、焦炭、空气、石灰石,转化过程如下图所示。
①此转化过程中体现了焦炭的化学性质有 (填选项序号)。
A.可燃性 B.还原性 C.氧化性 D.助燃性
②II中发生反应的化学方程式为 。
(2)用下图所示装置进行炼铁模拟实验。玻璃管中观察到的实验现象是 。
(3)现有锈蚀严重的废铁屑(含铜铁的合金),某同学在实验室利用上述流程分离提纯出铁和铜。操作a需要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和 。溶液B中的金属离子有 (填离子符号)。
12.某电镀厂为减少水污染及节约成本,从含有CuSO4、MgSO4、FeSO4的废液中回收重要原料MgSO4和有关金属,具体过程如图所示(假设实验过程中没有物质损失)。
(1)操作①中发生反应的化学方程式为 (任写其一)。
(2)固体D的成分为 。
(3)最终得到的产品MgSO4的质量 (填“>”“<”或“=”)原废液中MgSO4的质量。
(4)该流程图所涉及的反应 (填“能”或“不能”)用来比较Mg、Fe、Cu的金属活动性顺序。
13.化学兴趣小组的同学们在老师的指导下进行如下项目式学习。
活动一:制作金属树
(1)小组同学用黄铜丝(铜锌合金)制作成小树形状,将制作的金属树放入盛有氯化铜溶液的烧杯中,静置,一段时间后观察到金属树上好像开出 色的“花”,说明锌的金属活动性比铜 (填“强”或“弱”)。
活动二:制作金属树后的废液处理
(2)固体A为 ,步骤②中发生反应的化学方程式为 。
14.目前我国平均每年产生 4 亿部以上废旧手机,废旧手机回收处理作为“朝阳 产业 ”拥有很大的发展潜力。从废旧手机的某些部件中可以回收银和铜,其操作流程如 下所示。
(1)废旧部件经过预处理粉碎后得到粗产品,其目的是 。
(2)步骤①中实验流程中,加入足量稀硫酸的目的是 ,发生的化 学反应属于 (写基本反应类型)。
(3)步骤①②③操作的名称是 ,步骤②中加入硝酸银溶液反应的化学方程式是 。
(4)步骤③中,为了回收金属铜,金属 M 可选择 (填化学式,一种即可)。
(5)该工艺流程的价值在于 (写出一点)。
15.(2025·上海宝山·二模)废旧电池处理后的固体废弃物中可能含有氢氧化钠、硫酸钠、硝酸镁、硝酸铜、碳酸钙中的一种或多种。为实现回收利用需确定其成分,进行如图实验:
(1)操作I为 ;0.22g气体的化学式为 。
(2)滤渣a加入盐酸反应的化学方程式为 。
(3)沉淀c为 ,无色滤液b一定含有的溶质是 。
(4)原固体废弃物的成分为 。
16.(2023·上海杨浦·二模)为了达到收旧、利废、节能减排的目的,从含有金属镁、铁、铜的粉末中,分离和提取出重要化工原料MgSO4和有关金属,实验过程如下:
请回答:
(1)操作①中被磁铁吸引的金属A是 ;写出步骤②所涉及的化学反应方程式 。
(2)操作a的过程中需要使用玻璃棒,其作用是 。
(3)判断步骤②是否适量的做法是: 。若没有稀硫酸,还可以加入适量的 溶液。
(4)若改用其他方法,需达到相同的回收效果,下列实验试剂组合可行的是________。
A.FeSO4溶液、磁铁 B.稀硫酸、镁
C.CuSO4溶液、稀硫酸 D.稀硫酸、铁
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考情分析
押题依据
化工原料的处理方法
化工流程题情境丰富,来源广泛,考查内容包括酸、碱、盐等物质的性质及应用,原材料预处理的方法及注意事项,产品中的物质分离及流程评价等等。
化学工艺流程图属于中考热点题型,考查内容包括原料与产品分析、反应原理考查、操作与设备识别、物质分离与除杂、循环利用设计等。
化工生产中的主要原理
化工生产中的基本操作
工艺流程中物质分离的方法
化工流程的评价及改进
押题一 传统文化中的工艺流程
1.(2025·上海奉贤·二模)为探究古人“洗衣剂”成分,兴趣小组开展研究:
资料1:碱性溶液可清洗油污,碱性越强,去油污效果越好。
资料2:周代用草木灰(含K2CO3)洗衣服,秦代改良配方加入贝壳灰后效果更佳。
根据秦代配方,小组同学设计如下实验流程。
回答下列问题:
(1)K2CO3溶液的pH 7(选填“>”“=”或“<”)。
(2)操作Ⅰ的名称是 。
(3)请写出“灰汁”中加入“贝壳灰”后发生反应的化学方程式 。
(4)“去污液”中所含的溶质是 。
(5)请推测加入“贝壳灰”后去污效果更好的原因 。
【答案】
(1)>
(2)过滤
(3)
(4)KOH
(5)又应生成了碱性更强的KOH,增强了去污能力
【详解】
(1)K2CO3属于盐,但其水溶液呈碱性,碱性溶液pH>7。
(2)操作Ⅰ是将草木灰加足量水后形成的混合物分离出不溶物和灰汁,固液分离的操作是过滤。
(3)贝壳主要成分CaCO3煅烧生成CaO(贝壳灰主要成分),CaO与水反应CaO+H2O=Ca(OH)2,草木灰含K2CO3,“灰汁”中加入“贝壳灰”后,Ca(OH)2与K2CO3发生复分解反应,生成CaCO3沉淀和KOH,反应的化学方程式为;
(4)由(3)中反应可知,反应生成CaCO3沉淀和KOH,经过操作Ⅱ过滤除去沉淀,“去污液”呈碱性,所以所含溶质是KOH;
(5)加入贝壳灰后,发生反应生成了KOH,KOH的碱性比K2CO3强,根据碱性越强,去油污效果越好,所以去污效果更好。
2.(2025·上海普陀·二模)《梦溪笔谈》《天工开物》中分别记载了青铜的冶炼和青铜器铸造工艺。古法炼铜流程,以孔雀石(主要成分是碱式碳酸铜)和木炭为原料,高温煅烧使孔雀石分解生成氧化铜,再与木炭反应得到铜。生产流程如下图:
(1)铜中加入一定比例的锡和铅,就可得到青铜。根据金属活动性顺序表,“铜、锡、铅”中金属活动性最强的是 。
(2)碱式碳酸铜[Cu₂(OH)2CO3],高温下受热分解为氧化铜、二氧化碳和水,写出该反应的化学方程式 ;上述过程中得到铜的化学反应方程式是 。
(3)理论上,1mol碱式碳酸铜完全反应后,可以得到的铜为 g。
(4)“古法炼铜”的过程中,没有涉及到的基本反应类型是 。
(5)原料中需过量木炭,过量的目的是 。
(6)封盖保留通气孔的原因是 ;通气孔不宜开口过大的原因是 。
【答案】
(1)锡/Sn
(2)Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2↑ 2CuO+C2Cu+CO2↑
(3)128
(4)化合反应和复分解反应
(5)在高温的条件下,部分木炭会与空气中的氧气反应或与生成的二氧化碳反应而被消耗,同时使氧化铜完全反应
(6) 排出产生的二氧化碳气体 防止热量散失,影响反应进行,同时进入的空气中的氧气将火炉中的物质氧化
【详解】
(1)根据金属活动性顺序表,“铜、锡、铅”中金属活动性最强的是锡;
(2)碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]高温下受热分解为氧化铜、二氧化碳和水,该反应的化学方程式为:Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2↑;碳还原氧化铜生成铜和二氧化碳,反应的化学方程式为:2CuO+C2Cu+CO2↑;
(3)根据Cu₂(OH)2CO32CuO+H2O+CO2↑,2CuO+C2Cu+CO2↑,可得关系式Cu₂(OH)2CO3~2Cu,1mol碱式碳酸铜完全反应后,可以得到的2mol铜,质量为2mol×64g/mol=128g;
(4)“古法炼铜”的过程中,涉及到的基本反应类型有分解反应(碱式碳酸铜分解)、置换反应(氧化铜和木炭的反应),没有涉及到的基本反应类型是化合反应和复分解反应;
(5)在高温的条件下,部分木炭会与空气中的氧气反应或与生成的二氧化碳反应而被消耗,同时使氧化铜完全反应,所以原料中需过量木炭;
(6)封盖保留通气孔的原因是排出产生的二氧化碳气体;通气孔不宜开口过大的原因是防止热量散失,影响反应进行,同时进入的空气中的氧气将火炉中的物质氧化
3.我国是世界上锌冶炼最早的国家,明代宋应星所著的《天工开物》中有关于“火法”炼锌的工艺记载是:“每炉甘石(主要成分是碳酸锌)十斤,装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼(反应后生成一氧化碳)垫盛,其底铺薪,发火煅红……冷定毁罐取出……即倭铅(锌)也。”该工艺过程分解模拟如图,请结合图文信息回答问题:
(1)装入原料器之前,将炉甘石敲碎的目的是 。
(2)高温炉内,碳酸锌(ZnCO3)在高温条件下与煤的主要成分发生反应生成Zn和CO,反应的化学方程式为 。
(3)从微观角度分析冷凝器中冷凝的原理 。
(4)我国古代冶锌晚于铁和铜,分析说明其中的原因 。
(5)湿法冶金利用置换反应。向Cu(NO3)2、AgNO3混合液中加入Fe粉,充分反应后过滤。若取出的滤渣滴加稀盐酸有气泡产生,则滤液中一定不含的金属阳离子是 。
【答案】
(1)增大反应物的接触面积,使反应更充分
(2)
(3)锌原子间隔变小
(4)锌的金属活动性比铁和铜强
(5)、/铜离子、银离子
【详解】
(1)将炉甘石敲碎可以增大其与其他反应物的接触面积,使反应更充分,加快反应速率;
(2)碳酸锌在高温条件下与煤的主要成分碳反应生成锌和一氧化碳,根据化学反应前后原子种类和数目不变,反应的化学方程式为:;
(3)从微观角度看,冷凝器中温度降低,锌原子的热运动减缓,原子间的间隔变小,使得锌由气态变为液态,从而实现冷凝;
(4)金属的冶炼难易程度与金属的活动性有关,锌的金属活动性比铁和铜强,其化合物更稳定,更难被还原,所以我国古代冶锌晚于铁和铜;
(5)向Cu(NO3)2、AgNO3混合液中加入Fe粉,铁先与AgNO3反应,再与Cu(NO3)2反应。滤渣滴加稀盐酸有气泡产生,说明滤渣中含有铁,即铁过量,那么Cu(NO3)2、AgNO3都被完全反应,所以滤液中一定不含Cu2+、Ag+。
押题二 物质制备的工艺流程
4.(2025·上海闵行·二模)某小组以鸡蛋壳为原料提纯碳酸钙,取相同质量的鸡蛋壳,设计两种方案如下(假设鸡蛋壳中的杂质不参与反应)。
(1)鸡蛋壳的主要成分碳酸钙属于_____。
A.酸 B.碱 C.盐 D.氧化物
(2)方案1:加“过量碳酸钠溶液”的目的是 。
(3)方案2:步骤II发生反应的化学方程式是 。
(4)滤液C中一定含有的溶质是 。
(5)比较方案1和方案2得到的碳酸钙质量大小,并说明理由 。
【答案】
(1)C
(2)除去过量的稀盐酸、将氯化钙转化为碳酸钙
(3)2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O
(4)氯化钠
(5)相等;钙元素守恒(合理即可)
【详解】
(1)鸡蛋壳的主要成分碳酸钙是由钙离子和碳酸根离子构成的化合物,属于盐,故选C;
(2)方案1:由于溶液中有过量的稀盐酸,碳酸钠先与稀盐酸反应,再将氯化钙转化为碳酸钙,所以加“过量碳酸钠溶液”的目的是除去过量的稀盐酸、再将氯化钙转化为碳酸钙;
(3)方案2:步骤Ⅱ发生的反应是氢氧化钠能与二氧化碳反应生成了碳酸钠和水,化学方程式是:2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O;
(4)由于氯化钙能碳酸钠反应生成了碳酸钙沉淀和氯化钠,所以滤液C中一定含有的溶质是氯化钠;
(5)比较方案1和方案2得到的碳酸钙质量相等,原因是钙元素守恒。
5.(2025·上海青浦·二模)氢氧化锂(LiOH)是锂电池材料的关键锂源,工业上常用碳酸锂(Li2CO3)和氢氧化钙为原料进行制备,其生产流程如图所示。
(1)氢氧化钙的俗名是 。
(2)Li2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2LiOH该反应属于 反应(填基本反应类型)。
(3)固液分离后得到的LiOH母液中常混有Ca(OH)2,为提纯LiOH,查阅LiOH和Ca(OH)2的部分溶解度数据,见表1。
表1 LiOH和Ca(OH)2在不同温度下的溶解度
温度
20
40
60
80
溶解度
(g/100g水)
LiOH
12.8
13.0
13.8
15.3
Ca(OH)2
0.165
0.141
0.116
0.094
①20°C时,LiOH的溶解度为 。
②要将的LiOH母液蒸发浓缩至,需要蒸发掉 水。
③溶液X是LiOH的 (选填“饱和”或“不饱和”)溶液。
④将LiOH母液蒸发浓缩到一定程度后,采用降温结晶的方法得到LiOH。请结合表信息.分析采用降温结晶的原因 。
⑤请分析将溶液进行循环利用的原因 。
【答案】
(1)熟石灰/消石灰
(2)复分解
(3) 12.8g 650 饱和 LiOH的溶解度随温度降低而减小,Ca(OH)2的溶解度随温度降低而增大,降温时LiOH结晶析出,Ca(OH)2不结晶析出 提高LiOH的利用率,减少原料的浪费(合理即可)
【详解】
(1)氢氧化钙的俗名是熟石灰、消石灰;
(2)由可知,此反应是两种化合物相互交换成分生成另外两种化合物,属于复分解反应;
(3)①从溶解度数据表中可以直接看出,20℃时,LiOH的溶解度为12.8g;
②设需要蒸发水的质量为x,根据蒸发前后溶质质量不变,可得1000g×3.5%=(1000g-x)×10%,解得x=650g;
③因为降温结晶后有LiOH晶体析出,所以过滤后得到的溶液X是LiOH的饱和溶液;
④由溶解度表可知,LiOH的溶解度随温度降低而减小,Ca(OH)2的溶解度随温度降低而增大;降温时,LiOH的溶解度减小,溶质从溶液中结晶析出,而Ca(OH)2的溶解度增大,不会结晶析出,从而可以得到较纯净的LiOH晶体;
⑤溶液X中含有LiOH,将其循环利用可以提高LiOH的利用率,减少原料的浪费。
6.(2025·上海·一模)氧化钙是一种重要的化工原料,制备氧化钙有以下两种方法。
方法一:煅烧石灰石。
方法二:电解水制氢联合制备氧化钙和甲醇(化学式),制备流程如下图所示。
(1)煅烧过程中发生反应的化学方程式是 。
(2)例举一种绿色能源 。
(3)写出电解水的化学方程式 ,生成氢气的电极连接的是电源 (选填“正极”或“负极”)。
(4)反应1中消耗氢气和碳酸钙的物质的量相等,物质X的化学式为 。
(5)甲醇(化学式)中氢元素与氧元素的质量比为 。反应2属于化合反应,写出反应2的化学方程式 。
(6)对比两种制备方法,方法二的优点除了利用绿色能源之外,请再写出一条优点 。
【答案】
(1)
(2)风能或太阳能等
(3) 负极
(4)
(5)1∶4
(6)将含碳物质转化为甲醇,可以减少二氧化碳的排放,减缓温室效应
【详解】
(1)煅烧过程中发生反应为碳酸钙在750℃条件下反应生成氧化钙和二氧化碳,该反应的化学方程式为:;
(2)目前正在开发和利用的新能源有:风能、太阳能、核能等;
(3)水通电分解生成氢气和氧气,该反应的化学方程式为:;
在电解水实验中,“正氧负氢”,故生成氢气的电极连接的是电源负极;
(4)反应1为碳酸钙和氢气在750℃条件下反应生成氧化钙、一氧化碳和物质X,反应1中消耗氢气和碳酸钙的物质的量相等,即,根据质量守恒定律,化学反应前后原子的种类和数目不变,反应物中含Ca、C、O、H的个数分别是1、1、3、2,生成物中含Ca、C、O、H的个数分别是1、1、2、0,故生成物中还应含2个H、1个O,故X的化学式为:H2O;
(5)甲醇中氢元素与氧元素的质量比为:4:16=1:4;
反应2属于化合反应,则反应2为一氧化碳和氢气在275℃和催化剂的作用下反应生成甲醇,该反应的化学方程式为:;
(6)由图可知,方法二将含碳物质转化为甲醇,可以减少二氧化碳的排放,减缓温室效应。
7.(2025·上海崇明·二模)铜是重要的金属资源,对促进人类文明起着重要作用。
(1)久置的铜制品表面会生成铜锈,铜锈主要成分为。甲同学以锈蚀严重的废铜屑为原料,设计了回收铜的一种方案。
①铜生成铜锈的转化过程中,空气中参与反应的物质除了氧气外,还有 。
②氧化铜与一氧化碳在加热条件下的反应,体现了一氧化碳的化学性质有 (填“可燃性”或“还原性”);为确定反应结束后氧化铜已消耗完,取出固体, 。
(2)某工厂经预处理后得到550g含和的废液。乙同学用铁粉和稀硫酸测定该废液中的质量分数并回收铜。
实验一:测定该废液中的质量分数。
①废液中加入铁粉后,反应的化学方程式为 。
②固体A中加入过量稀硫酸,观察到有气泡产生,固体A的成分为 。
③将固体B洗涤、干燥、称量,得到6.4g铜,则50g的废液中含有 mol,通过计算可知废液中的质量分数。
实验二:从该废液中回收全部的铜
④为回收该废液中全部的铜,还需在实验一的基础上,从剩余的废液中继续回收,方法是 。
【答案】
(1) 还原性 观察固体颜色,全部呈红色(合理即可)
(2) 、 0.1 根据实验1中测得的的质量分数计算加入所需铁粉的质量,使加入的铁粉恰好将剩余废液中完全反应完(合理即可)
【详解】
(1)①铜锈的主要成分是Cu2(OH)2CO3,根据质量守恒定律,化学反应前后元素种类不变,铜锈中含有铜、氢、氧、碳元素,铜在空气中生锈,空气中参与反应的物质除了氧气外,还有H2O、CO2;
②氧化铜与一氧化碳在加热条件下反应生成铜和二氧化碳,一氧化碳夺取了氧化铜中的氧,使氧化铜被还原为铜,体现了一氧化碳的还原性,氧化铜是黑色固体,铜是红色固体,则为确定反应结束后氧化铜已消耗完,取出固体,观察固体颜色,全部呈红色;
(2)①铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁,反应的化学方程式为Fe+CuSO4=Cu+FeSO4;
②铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁,则固体A中一定含铜,向固体A中加入过量稀硫酸,铁与稀硫酸反应会产生氢气,有气泡产生,说明固体A中含有铁,则证明固体A的成分为Fe、Cu;
③已知得到6.4g铜,则铜的物质的量为6.4g÷64g/mol=0.1mol,根据化学方程式Fe+CuSO4=Cu+FeSO4可知,硫酸铜的物质的量等于铜的物质的量,则50g的废液中含有CuSO4 0.1mol;
④为回收该废液中全部的铜,还需在实验一的基础上,从剩余的废液中继续回收,方法是根据实验1中测得的CuSO4的质量分数计算加入所需铁粉的质量,使加入的铁粉恰好将剩余废液中CuSO4完全反应完。
8.我国将加快“氢冶金——化工联产”的研发应用技术,实现钢铁产业绿色化的转型升级。氢冶炼铁的主要流程如下。
(1)电解池中发生反应的化学方程式为 。
(2)从微观上分析,氢气压缩后发生改变的是 。
(3)铁矿石加入富氢竖炉前要进行粉碎,目的是 。
(4)若铁矿石为赤铁矿(主要成分为),则在富氢竖炉中高温条件下发生反应的基本反应类型为 。
【答案】
(1)
(2)分子之间的间隔
(3)增大反应物之间的接触面积,使反应更快、更充分
(4)置换反应
【详解】
(1)水在电解池中反应生成氢气和氧气,化学方程式为;
(2)分子之间有间隔,氢气压缩后,氢分子之间的间隔减小,故从微观上分析,氢气压缩后发生改变的是分子之间的间隔;
(3)铁矿石加入富氢竖炉前要进行粉碎,目的是增大反应物之间的接触面积,使反应更快、更充分;
(4)富氢竖炉内,氢气与氧化铁在高温条件下反应生成铁和水,该反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物,属于置换反应。
9.目前我国炼钢行业产生的二氧化碳排放总量仅次于发电行业所产生的二氧化碳排放总量。为实现2030年前碳达峰,采用竖炉炼铁可以有效减少温室气体、烟尘的排放及减少水污染,提高能源的利用。如图是竖炉炼铁的工艺流程示意图,请回答下列问题。
(1)赤铁矿的主要成分的化学式为 。
(2)在催化反应室中发生的反应之一为.。其中X的化学式为 ,存在化合价变化的元素是 (填元素符号)。
(3)写出还原反应室中进行的主要的化学反应的方程式 。
(4)该流程所得产品为生铁,经过冶炼后可以得到具有更多性能的钢,相比于生铁,钢的含碳量更 (选填“高”或“低”)。
(5)最后的烟囱中排出的尾气中依旧会有一些污染物,你对降低或消除其对环境的污染有何合理化的建议? (任写一条)。
【答案】
(1)Fe2O3
(2) CO2 C和H
(3)/
(4)低
(5)尾气经净化处理后再排放(合理即可)
【详解】
(1)赤铁矿的主要成分是氧化铁,化学式为:Fe2O3;
(2)由反应的化学方程式可知,反应前碳、氢、氧原子个数分别为1、4、0,反应后的生成物中碳、氢、氧原子个数分别为2、4、2,根据反应前后原子种类、数目不变,则每个X分子由1个碳原子和2个氧原子构成,则物质X的化学式为CO2;
该反应的各物质中,根据化合物中化合价代数和为零,氢元素显+1价,则甲烷中碳元素显-4价;氧元素显-2价,则二氧化碳中碳元素显+4价;一氧化碳中碳元素显+2价;氢气属于单质,氢元素显0价,化合价发生改变的元素有碳(C)、氢(H)两种元素;
(3)还原反应室一氧化碳和氢气分别还原氧化铁,氢气和氧化铁高温反应生成铁和水,反应的化学方程式为:,一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳,化学方程式为;
(4)生铁的含碳量在2%~4.3%,钢的含碳量在0.03%~2%,所以钢的含碳量比生铁低;
(5)最后的烟囱中排出的尾气中依旧会有一些污染物,可以尾气经净化处理后再排放。
押题三 废物回收利用的工艺流程
10.(2025·上海虹口·二模)实验室的某废液中含有硫酸铜、硫酸亚铁和硫酸锌,为回收其中的某些金属及硫酸锌溶液,如图所示进行实验。
(1)铜、铁、锌三种金属中金属活动性最弱的是 。
(2)步骤I 中反应的化学方程式是 ,若最终得到0.64g 铜,则废液中硫酸铜的物质的量是 mol。
(3)步骤III中物质X是 。
(4)步骤IⅡ、II都可以观察到的现象是 。
【答案】
(1)铜
(2) 0.01
(3)锌
(4)有气泡产生
【详解】
(1)根据金属活动性顺序:锌>铁>铜,可知三种金属中活动性最弱的是铜,故填:铜;
(2)步骤I 中发生的反应为铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,反应的化学方程式为;生成铜的物质的量为,根据化学反应方程式可知,,故废液中硫酸铜的物质的量是0.01mol,故填:0.01;
(3)步骤I 中发生的反应为铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,滤渣A中为剩余的铁和生成的铜,滤液B中为硫酸亚铁、硫酸锌,步骤II中加入过量稀硫酸,铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,则滤液C为氯化亚铁、稀硫酸,步骤III加入过量X得到溶液硫酸锌,则X为锌,锌与硫酸亚铁反应生成硫酸锌和铁,锌与硫酸反应生成硫酸锌和氢气,故填:锌;
(4)结合(3)小问,步骤II中加入过量稀硫酸,铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,步骤III加入过量锌,锌与硫酸反应生成硫酸锌和氢气,均可观察到有气泡产生,故填:有气泡产生。
11.金属的冶炼为人类社会发展作出了突出贡献。
(1)炼铁的主要原料是赤铁矿、焦炭、空气、石灰石,转化过程如下图所示。
①此转化过程中体现了焦炭的化学性质有 (填选项序号)。
A.可燃性 B.还原性 C.氧化性 D.助燃性
②II中发生反应的化学方程式为 。
(2)用下图所示装置进行炼铁模拟实验。玻璃管中观察到的实验现象是 。
(3)现有锈蚀严重的废铁屑(含铜铁的合金),某同学在实验室利用上述流程分离提纯出铁和铜。操作a需要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和 。溶液B中的金属离子有 (填离子符号)。
【答案】
(1) AB
(2)固体由红色变为黑色
(3) 漏斗 Fe2+
【详解】
(1)①转化Ⅰ中,焦炭燃烧生成二氧化碳,体现了焦炭的可燃性;转化Ⅱ中,二氧化碳和焦炭在高温条件下反应生成一氧化碳,体现了焦炭的还原性,故选AB。
②转化Ⅱ中,二氧化碳和焦炭在高温条件下反应生成一氧化碳,反应的化学方程式为:。
(2)玻璃管中,一氧化碳和氧化铁在高温条件下生成铁和二氧化碳,则可观察到固体由红色变为黑色。
(3)操作a可将固体和液体分离,其名称为过滤,需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒;
废铁屑为含铜铁的合金,铁能和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,但铜不能和硫酸反应,则溶液B中的溶质为硫酸亚铁和硫酸,其中含有的金属离子为Fe2+。
12.某电镀厂为减少水污染及节约成本,从含有CuSO4、MgSO4、FeSO4的废液中回收重要原料MgSO4和有关金属,具体过程如图所示(假设实验过程中没有物质损失)。
(1)操作①中发生反应的化学方程式为 (任写其一)。
(2)固体D的成分为 。
(3)最终得到的产品MgSO4的质量 (填“>”“<”或“=”)原废液中MgSO4的质量。
(4)该流程图所涉及的反应 (填“能”或“不能”)用来比较Mg、Fe、Cu的金属活动性顺序。
【答案】
(1)Mg+CuSO4=MgSO4+Cu或Mg+FeSO4=MgSO4+Fe
(2)Mg、Cu/镁、铜
(3)>
(4)不能
【详解】
(1)操作①中镁和硫酸铜反应生成硫酸镁和铜,反应的化学方程式为:Mg+CuSO4=MgSO4+Cu,镁和硫酸亚铁反应生硫酸镁和铁,反应的化学方程式为:Mg+FeSO4=MgSO4+Fe;
(2)废液中含有硫酸铜、硫酸镁、硫酸亚铁,加入过量镁粉,镁比铁、铜活泼,故镁与硫酸铜反应生成硫酸镁和铜,镁和硫酸亚铁反应生成硫酸镁和铁,镁粉过量,故固体A的成分是:Mg、Fe、Cu,铁能被磁铁吸引,镁、铜不能被磁铁吸引,向固体D中加入适量稀硫酸,得到铜和滤液E,故固体C为铁,固体D为镁和铜;
(3)由于处理过程中,镁和硫酸铜、硫酸亚铁、硫酸均反应生成了硫酸镁,故最终得到的产品硫酸镁的质量>原废液中硫酸镁的质量;
(4)由于流程中只体现镁能置换铜、铁,并未比较铁与铜的置换关系,故不能据此完整判断Mg、Fe、Cu的金属活动性顺序。
13.化学兴趣小组的同学们在老师的指导下进行如下项目式学习。
活动一:制作金属树
(1)小组同学用黄铜丝(铜锌合金)制作成小树形状,将制作的金属树放入盛有氯化铜溶液的烧杯中,静置,一段时间后观察到金属树上好像开出 色的“花”,说明锌的金属活动性比铜 (填“强”或“弱”)。
活动二:制作金属树后的废液处理
(2)固体A为 ,步骤②中发生反应的化学方程式为 。
【答案】
(1)红 强
(2) 锌和铜
【详解】
(1)因为黄铜中含有锌,锌的金属活动性比铜强,锌能与氯化铜溶液发生置换反应生成铜和氯化锌,铜是红色固体,所以一段时间后观察到金属树上好像开“花”(红色的铜附着在金属树上),这说明锌的金属活动性比铜强;
(2)向含有氯化锌和氯化铜的溶液中加入过量的锌,锌会与氯化铜反应生成铜和氯化锌,所以固体A为生成的铜以及过量的锌;步骤②是向固体A(铜和锌的混合物)中加入稀盐酸,锌会与稀盐酸反应生成氯化锌和氢气,反应的化学方程式为:。
14.目前我国平均每年产生 4 亿部以上废旧手机,废旧手机回收处理作为“朝阳 产业 ”拥有很大的发展潜力。从废旧手机的某些部件中可以回收银和铜,其操作流程如 下所示。
(1)废旧部件经过预处理粉碎后得到粗产品,其目的是 。
(2)步骤①中实验流程中,加入足量稀硫酸的目的是 ,发生的化 学反应属于 (写基本反应类型)。
(3)步骤①②③操作的名称是 ,步骤②中加入硝酸银溶液反应的化学方程式是 。
(4)步骤③中,为了回收金属铜,金属 M 可选择 (填化学式,一种即可)。
(5)该工艺流程的价值在于 (写出一点)。
【答案】
(1)增大反应物的接触面积,使反应更快、更充分
(2)使粗产品中的镁、铝完全反应 置换反应
(3)过滤
(4)Al/Fe
(5)节约金属资源,减少环境污染
【详解】
(1)废旧部件经过预处理粉碎后得到粗产品,其目的是增大反应物的接触面积,使反应更快、更充分;
(2)粗产品中含镁、铝、铜、银,步骤①加入足量稀硫酸,镁与稀硫酸反应生成硫酸镁和氢气,铝与稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气,铜、银与稀硫酸均不反应,则加入足量稀硫酸的目的是使粗产品中的镁、铝完全反应;以上反应均符合一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物,属于基本反应类型中的置换反应;
(3)分离固液的操作是过滤,则步骤①②③操作的名称是过滤;
粗产品中含镁、铝、铜、银,步骤①加入足量稀硫酸,镁与稀硫酸反应生成硫酸镁和氢气,铝与稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气,铜、银与稀硫酸均不反应,则充分反应后过滤得到的固体中含铜、银,步骤②向固体中加入硝酸银溶液,铜与硝酸银反应生成银和硝酸铜,化学方程式为;
(4)由第(3)小问分析可知,步骤②加入硝酸银溶液是为了除去固体中的铜,铜与硝酸银反应生成银和硝酸铜,向反应后的溶液乙加入金属M得到金属铜,说明溶液乙中含有硝酸铜、不含硝酸银,为了回收金属铜,可以加入金属活动性排在铜前面的金属,即Al或Fe;
(5)该工艺流程的价值在于节约金属资源,减少环境污染。
15.(2025·上海宝山·二模)废旧电池处理后的固体废弃物中可能含有氢氧化钠、硫酸钠、硝酸镁、硝酸铜、碳酸钙中的一种或多种。为实现回收利用需确定其成分,进行如图实验:
(1)操作I为 ;0.22g气体的化学式为 。
(2)滤渣a加入盐酸反应的化学方程式为 。
(3)沉淀c为 ,无色滤液b一定含有的溶质是 。
(4)原固体废弃物的成分为 。
【答案】
(1)过滤 CO2
(2)、
(3) BaSO4、Mg(OH)2 NaNO3、Na2SO4、Mg(NO3)2
(4)CaCO3、NaOH、Na2SO4、Mg(NO3)2
【详解】
(1)操作 I 是将固体和液体分离,在化学实验中,实现固液分离的操作是过滤;
向白色滤渣a中加入足量稀盐酸,产生0.22g气体,说明滤渣中一定含有碳酸钙,发生的反应是,产生的0.22g气体是二氧化碳(CO2)。
(2)白色滤渣a一定含有碳酸钙,假设滤渣a全是碳酸钙,设1g碳酸钙完全反应产生的CO2质量为x,则
x=0.44g
实际上只产生0.22g CO2,说明白色滤渣a中还含有Mg(OH)2,加入水时发生反应,那么滤渣a加入盐酸时发生的反应有、。
(3)经过操作 Ⅰ 得到白色滤渣a和无色滤液b,说明样品中不含硝酸铜,则滤液b中可能含有氢氧化钠、硫酸钠、硝酸镁,但氢氧化钠与硝酸镁不能共存;向滤液b加入足量氢氧化钡溶液,产生沉淀c,再加入足量稀硝酸,沉淀质量减小,但烧杯中仍存在沉淀d,则沉淀d是硫酸钡,沉淀c含有BaSO4、Mg(OH)2,则滤液b中一定含有硫酸钠、硝酸镁,以及加水过程发生反应产生的硝酸钠,加入氢氧化钡溶液时发生反应、。
故填:BaSO4、Mg(OH)2;NaNO3、Na2SO4、Mg(NO3)2。
(4)根据(2)的分析,样品中含有CaCO3、NaOH、Mg(NO3)2;根据(3)的分析,滤液b含有Na2SO4,则样品中含有Na2SO4,故填:CaCO3、NaOH、Na2SO4、Mg(NO3)2。
16.(2023·上海杨浦·二模)为了达到收旧、利废、节能减排的目的,从含有金属镁、铁、铜的粉末中,分离和提取出重要化工原料MgSO4和有关金属,实验过程如下:
请回答:
(1)操作①中被磁铁吸引的金属A是 ;写出步骤②所涉及的化学反应方程式 。
(2)操作a的过程中需要使用玻璃棒,其作用是 。
(3)判断步骤②是否适量的做法是: 。若没有稀硫酸,还可以加入适量的 溶液。
(4)若改用其他方法,需达到相同的回收效果,下列实验试剂组合可行的是________。
A.FeSO4溶液、磁铁 B.稀硫酸、镁
C.CuSO4溶液、稀硫酸 D.稀硫酸、铁
【答案】
(1)Fe/铁
(2)引流
(3) 向溶液中加入镁,观察有无气泡产生 硫酸铜
(4)AB
【详解】
(1)①根据题意:铁能够被磁铁吸引,因此A 是铁,故填:Fe;
②镁和铜的混合物中,加入适量的稀硫酸,镁和硫酸反应生成硫酸镁和氢气,铜不反应,因此反应方程式为:;
(2)在过滤过程中需要使用玻璃棒,其作用是引流;
(3)①要判断硫酸是否过量,可以向溶液中加入镁,观察有无气泡产生,故填:向溶液中加入镁,观察有无气泡产生;
②如果没有硫酸,可以加入硫酸铜溶液,镁与硫酸铜反应生成硫酸镁和铜,故填:硫酸铜;
(4)A.能够被磁铁吸引的是铁,不能被吸引的则是镁和铜,向其中加入FeSO4溶液后铜不反应,镁反应生成硫酸镁,过滤后得到铜单质和硫酸镁溶液,蒸发得到硫酸镁固体,故方法可行;
B.加入稀硫酸后,不能反应的是铜单质,镁和铁与稀硫酸反应分别生成硫酸镁和硫酸亚铁,加入镁后,镁与硫酸亚铁反应生成铁和硫酸镁,过滤后得到铁单质和硫酸镁溶液,蒸发得到硫酸镁固体,故方法可行;
C. 加入稀硫酸后,不能反应的是铜,镁和铁与稀硫酸反应分别生成硫酸镁和硫酸亚铁,加入硫酸铜后,依旧无法鉴别,故方法不可行;
D. 加入稀硫酸后,不能反应的是铜,镁和铁与稀硫酸反应分别生成硫酸镁和硫酸亚铁,加入铁后,依旧无法鉴别,故方法不可行;
故选AB。
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