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东莞九年级化学中考工艺流程题专题
1.碲(Te)广泛用于彩色玻璃和陶瓷工艺。用某工业废渣(主要含有TeO2、少量Ag、Au)为原料制备碲的一种工艺流程如图:
已知:TeO2微溶于水,易溶于较浓的强酸和强碱。
(1)类比CO2与NaOH的反应,写出“碱浸”时发生反应的化学方程式: 。
(2)“碱浸”后过滤所需的玻璃仪器有: ,此时滤渣成分为 。
(3)“沉碲”时,缓慢加入硫酸,并不断搅拌。此时发生两个化学反应: 、Na2TeO3+2H2SO4═Na2SO4+H2O+TeO2↓,为生成TeO2沉淀需控制溶液的pH在4.5~5.0之间,其原因是 。
(4)“酸溶”后,在TeCl4溶液中通入SO2,反应生成碲和初中化学中两种常见的酸,则该反应的化学方程式是 。
【答案】(1) 2NaOH+TeO2═Na2TeO3+H2O。(2)烧杯、漏斗、玻璃棒;Ag、Au。
(3)2NaOH+H2SO4═Na2SO4+2H2O;防止酸性过强导致TeO2继续与酸反应。
(4)TeCl4+2SO2+4H2O=Te+4HCl+2H2SO4。
【解析】解:(1)“碱浸”时,氢氧化钠和TeO2发生反应生成Na2TeO3和水,反应的化学方程式:2NaOH+TeO2═Na2TeO3+H2O。
(2)“碱浸”后过滤所需的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒,此时滤渣成分为Ag、Au。
(3)氢氧化钠和过量的稀硫酸反应生成硫酸钠和水,反应的化学方程式:2NaOH+H2SO4═Na2SO4+2H2O。
为生成TeO2沉淀需控制溶液的pH在4.5~5.0之间,其原因是防止酸性过强导致TeO2继续与酸反应。
(4)“酸溶”后,在TeCl4溶液中通入SO2,反应生成碲和初中化学中两种常见的酸,即盐酸和硫酸,则该反应的化学方程式是:TeCl4+2SO2+4H2O=Te+4HCl+2H2SO4。
2.五氧化二钒(V2O5)广泛用于化工行业。工业上的钒废催化剂主要含硫酸氧钒(VOSO4)和少量的K2SO4、SiO2杂质,现要除去杂质并得到V2O5固体,其流程如下:
(1)操作①的名称 ,废渣的主要成分是
(2)VOSO4和NH4VO3中V的化合价数值相差为 农业上,K2SO4可用作 。
(3)25℃时,取样进行试验分析,得到NH4VO3,沉淀率和溶液pH之间的关系如表:
pH
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2.0
2.1
NH4VO3沉淀率/%
88.1
94.8
96.5
98.0
98.8
98.8
96.4
93.1
89.3
在以上流程中,步骤③中加入氨水调节溶液的最佳pH范围为 。
(4)该工艺流程中可以循环利用的物质是
(5)步骤④的另一产物是水,该步骤反应的化学方程式为 。
【答案】((1)过滤; SiO2(2)1; 钾肥。
(3)1.6∽1.8。 (4)氨气
(5)2NH4VO32NH3↑+H2O+V2O5。
【解析】解:
(1)操作①实现了固体和液体的分离,为过滤。由于只有二氧化硅不溶于水,所以废渣的主要成分是 SiO2
(2)VOSO4中氧元素为﹣2价,硫酸根为﹣2价,所以V的化合价为﹣(﹣2﹣2)=+4.NH4VO3中VO3为﹣1价,V的化合价为﹣1﹣(﹣2)×3=+5,所以VOSO4和NH4VO3中V的化合价数值相差为 5﹣4=1.由于K2SO4含有钾元素,所以农业上可用作钾肥。
(3)在以上流程中,结合表中pH和沉淀率关系可知,步骤③中加入氨水调节溶液的最佳pH范围为 1.6∽1.8,此时沉淀率最高。
(4)由于开始氨水为反应物,后来生成了氨气,所以该工艺流程中可以循环利用的物质是 氨气
(5)步骤④的另一产物是水,同时还生成五氧化二钒,所以该步骤反应的化学方程式为 2NH4VO32NH3↑+H2O+V2O5。
3.将光亮的铜片置于潮湿空气中一段时间后,表面出现绿色铜锈(主要成分是碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3)。以铜锈为原料设计并完成如下图所示实验(杂质不与稀硫酸反应,且不含铜元素)。
(1)请写出固体D的化学式_________________
(2)固体B与稀硫酸反应后的溶液中的阳离子是_______________,分离固体D和反应后的溶液时,若发现过滤不完全,则应进行的操作是( )
A. 不予理会,进行下一步实验
B. 寻找原因,改进后继续再过滤一次
C. 用手直接将固体从滤液中拿出来,继续实验
(3)通过题目分析,有同学认为铜生锈与铁生锈一样,都是同空气中的氧气和水蒸气反应,你认为他的想法正确吗?请说说你的看法__________________________
(4)通过流程分析,你认为步骤中,铁粉的的量是___________(填“适量”、“过量”或“少量”)。
(5)产生气体E的反应是______________________属于基本反应类型中的______________________
(6)电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀覆盖一薄层铜的绝缘板,制成印刷电路板,反应后的溶液中包含两种不同的金属离子(假设Fe3+反应完全无剩余)请你写出发生的化学方程式______________________
【答案】:(1)收集气体(1分)
(2) AC (2分)
(3) ② 量筒 (2分)
(4) h (1分)防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入,影响实验的进行(1分)
【解析】本题主要考察气体的制取和装置的选取
(1)仪器甲是集气瓶,主要作用是收集气体,故回答收集气体。
(2)高锰酸钾制取氧气的方程式为,若用收集的气体来进行铁丝燃烧实验,则应该用排水法来收集气体,因为排水法收集的气体瓶内会装有少量水,故选AC
(3)当E中装满水,来收集气体,气体应当从②进入,并且想要测量气体的体积,则应在后面加上量筒,方便测量体积,故填②和量筒。
(4)若规定气流的方向为从左到右,空气应当从h口进入,才能起到除杂的效果,由于题目已说明金属钠过氧化钠会与二氧化碳和水在常温下发生化学反应,且装置Ⅱ装在最后,所以装置Ⅱ的作用是防止空气中的二氧化碳和水蒸气影响实验
4.二氧化氯(ClO2)是一种高效、光谱、安全的杀菌消毒剂,可 应用于自来水和公共场所的杀菌消毒处理。化工生产中通常以粗盐水(只含可溶性杂质 MgSO4、CaCl2)为原料,通过五个步骤制取 ClO2,工艺 流程如下图:
(1) ClO2 中氯元素的化合价为 ;步骤①中的操作为 , 步骤①中不能用 Ba(NO3)2 代替 Ba(OH)2,原因是: 。
(2)步骤②得到的固体除了 CaCO3 之外,还有 (填名称), 溶液 X 中的溶质有 (填化学式)。
(3)写出步骤④发生的化学反应方程式 ;H2 是可燃性气 体,点燃前要 ,若气体不纯,会发出 声。
(4)上述流程中可以回收利用的物质有 、 。
【答案】(8 分)(1)+4(0.5分);过滤(0.5分),
引入NaNO3(或)杂质(1分,答案合理即给分)
(2)碳酸钡(1分);Na2CO3、NaOH、NaCl(1.5分,每项0.5分,写错不倒扣分);通电
(3)NaCl+3H2O NaClO3+3H2↑(1.5分);验纯(0.5分);尖锐的爆鸣声(0.5分)
(4)NaCl溶液(0.5分,写“NaCl”给分,写“粗盐水”不给分)、Cl2(0.5分)。
5.侯德榜是我国著名的化学家,发明了侯氏制碱法,为纯碱和氮肥工业技术的发展作出了杰出的贡献。工业上以半水煤气(主要成分是N2、H2、CO、CO2和H2O)、食盐等为原料制取纯碱的流程如图所示。
(1)流程中循环利用的物质有H2O和______。
(2)步骤Ⅰ中,在使用铜催化剂和加热条件下,半水煤气主要成分间发生反应实现了CO转化,化学方程式是______。
(3)实验室从混合气体中H2、N2、CO2分离出CO2的实验装置如图所示。广口瓶和分液漏斗中盛放的药品分别是______、______。
(4)除去纯碱中少量碳酸氢钠杂质的方法是______________。
(5)纯碱用途广泛。工业上可用废碱渣(主要成分Na2CO3)吸收硫酸厂尾气中的SO2制备无水Na2CO3,达到减少污染、节约资源的目的。反应过程中溶液组成变化如图所示。
①吸收初期(图中A点以前)反应的化学方程式为______________________________________。
②不断通入SO2,最终产物是_________________。
【答案】(1)CO2 (2) (3)氢氧化钠溶液 稀硫酸
(4)加热至质量不再减少 (5)① ②NaHSO3
【解析】(1)流程中循环利用的物质有H2O和CO2。(2)步骤I中,在使用铜催化剂和加热条件下,半水煤气中一氧化碳和水发生反应生成二氧化碳和氢气,实现了CO转化,化学方程式为。(3)要从混合气体H2、N2、CO2中分离出CO2,需要先用氢氧化钠吸收,使用的药品是氢氧化钠溶液,然后将二氧化碳释放出,使用的是稀硫酸,故广口瓶和分液漏斗中盛放的药品分别是氢氧化钠溶液、稀硫酸。(4)碳酸氢钠热稳定性差,故除去纯碱中少量碳酸氢钠杂质可以采用加热的方法。(5)①吸收初期是碳酸钠、二氧化硫和水反应生成碳酸氢钠和亚硫酸钠,反应的化学方程式为。②不断通入SO2,亚硫酸钠和二氧化硫和水反应生成亚硫酸氢钠,故最终产物是亚硫酸氢钠。
6.通常,粗盐中含有不溶性杂质(泥沙等)和可溶性杂质(氯化钙、氯化镁等)。
(1)为了除去粗盐中泥沙等不溶性杂质,可利用 的方法除去。下面提供的几组物质中,也能用该方法除去杂质的是 (选填字母序号)。
A.氯化钾中混有少量的二氧化锰
B.木炭粉末中混有少量的氧化钙
C.氯化钡中混有少量的氢氧化钡
(2)对于如何除去粗盐中可溶性的氯化镁和氯化钙、硫酸钠等杂质,同学们提出以下方案:
请回答:
a.操作中②的物质X为 ;
b.操作①②顺序能否相反? ,原因是 。
【答案】(1)溶解、过滤、蒸发;A;
(2)a.碳酸钠溶液;
b.否;.如果先加入碳酸钠,后加入的过量的氯化钡就无法除去。
【解析】(1)为了除去粗盐中泥沙等不溶性杂质,可利用溶解、过滤、蒸发的方法除去;
A.氯化钾溶于水,二氧化锰难溶于水,能用该方法除去杂质,故A正确;
B.木炭粉末难溶于水,氧化钙能与水反应并生成白色的沉淀,故不可以用该方法除去氧化钙,故B错误;
C.氯化钡和氢氧化钡都能溶于水,不能用过滤的方法除去杂质,故C错误;
(2)a.先用过量的氯化钡溶液除去碳酸钠,再用过量的碳酸钠溶液除去氯化钙和过量的氯化钡,所以操作中②的物质X为碳酸钠溶液;
b.如果先加入硫酸钠,后加入的过量的氯化钡就无法除去。
7.食盐样品中含有少量沙土、氯化钙和氯化镁。某同学思考后按以下流程除去食盐样品中的沙土、氯化钙和氯化镁,请根据流程图回答:
①试剂A是___________(写名称)
②加入过量NaOH溶液除去的杂质离子是_______(填离子符号);
③加入试剂B后发生中和反应的化学方程式为______________。
【答案】碳酸钠溶液 Mg2+ NaOH+HCl=NaCl+H2O
【详解】
①可溶性杂质离子有钙离子和镁离子。钙离子使用碳酸钙根离子除去(生成碳酸钙),镁离子用氢氧根离子除去(生成氢氧化镁)。为不引入新杂质,所以试剂A为碳酸钠溶液。
②NaOH溶液除去的杂质离子镁离子。由离子的表示方法,在表示该离子的元素符号右上角,标出该离子所带的正负电荷数,数字在前,正负符号在后,带1个电荷时,1要省略。镁离子的符号是Mg2+。
③过滤后,溶液中有过量的氢氧化钠和碳酸钠。为除去杂质,可加入稀盐酸。B为稀盐酸。
中和反应是酸和碱反应生成盐和水的反应。所以发生的中合反应是:NaOH+HCl=NaCl+H2O。
8.木炭粉还原氧化铜实验后的混合粉末中含有铜、氧化铜、少量木炭粉,实验室从该混 合粉末中回收铜的方案如下:(木炭粉不与稀H2SO4反应)。
请根据题目和流程图信息,回答下列问题:
(1)请写出木炭和氧化铜完全反应的化学方程式:_____ 。
(2)过滤操作中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和 _____,玻璃棒的作用是 _____。
(3)固体 B 所含的物质是_____(填物质化学式),溶液 A 加入过量铁粉,充分反应后过滤,滤液中含有的溶质是_____(写化学式)。
(4)检验得到的铜是否含铁粉的操作是 _____。
(5)途径Ⅰ反应的化学方程式是:_____。途径Ⅱ与途径Ⅰ比较, 途径Ⅱ优点是_____。
【答案】 漏斗 引流 Fe和Cu FeSO4 用磁铁吸附 能最大程度地回收铜(回收铜很彻底)
【详解】
(1)高温条件下木炭和氧化铜完全反应生成铜和二氧化碳,反应的化学方程式:;
(2)过滤操作中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗,玻璃棒的作用是引流;
(3)根据流程图可知,溶液A中存在氧化铜与硫酸反应生成硫酸铜和过量硫酸,加入过量铁粉,硫酸铜与铁反应生成硫酸亚铁和铜,固体B所含的物质是铜和铁,化学式分别为Cu、Fe;溶液A加入过量铁粉,充分反应后过滤,滤液中含有的溶质是反应生成的硫酸亚铁,化学式为FeSO4;
(4)铜不能被磁铁吸引,铁能被磁铁吸引。检验得到的铜是否含铁粉的操作是利用磁铁吸引,如果磁铁能够吸引物质,说明含有铁粉,反之则不含有铁粉;
(5)途径Ⅰ中,氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和水,反应的化学方程式是:;途径Ⅱ与途径Ⅰ比较,Ⅱ的优点是混合物中的铜加热后可以转化为氧化铜,氧化铜可以与稀硫酸反应生成硫酸铜,从而能最大程度地回收铜(铜回收较彻底)。
9.我国科学家侯德榜发明的联合制碱法(侯氏制碱法),将制碱与制氨结合起来,大大提高了原料的利用率。侯氏制碱法流程如图。
(1)沉淀池中进行的反应是:CO2+NH3+H2O+NaCl=_____________↓+NH4Cl
(2)煅烧炉中发生的反应化学方程式是_____________。
(3)循环利用物质X的化学名称是_____________,循环利用物质Y中除溶有的 NH3、NaHCO3外,还含有的溶质有_____________。
(4)加入食盐细粉的目的是_____________。
A 增加Na+浓度,促进NH4Cl的析出。
B 增加Cl-浓度,促进NH4Cl的析出。
C NH4Cl在氯化钠浓溶液中溶解度较水小的多,从而促进NH4Cl的析出。
(5)析出NH4Cl 晶体时温度要冷却至10℃以下,说明在常温下NaCl 的溶解度较NH4Cl_____________。(填“大”或“小”)。
(6)操作 I的名称是_____________,写出实验室进行该操作用到的一种玻璃仪器_____________。
【答案】NaHCO3 2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O 二氧化碳 NaCl、NH4Cl C 小 过滤 烧杯或玻璃棒或漏斗
【详解】
(1)由质量守恒定律可知,化学反应前后,原子的种类与数目保持不变,反应前有:1个碳原子、1 个氮原子、1个钠原子、1个氯原子、5个氢原子和3个氧原子,反应后有:1个氮原子、4个氢原子和1个氯原子,所以空格处应补充的化学式为NaHCO3。故填:NaHCO3。
(2)煅烧炉中发生的反应化学反应是碳酸氢钠在加热的条件下分解为碳酸钠、水和二氧化碳气体化学方程式为: 。
(3)由流程图可知,X即碳酸氢钠分解产生的二氧化碳,可以循环使用;母液中加入食盐后含有氯化铵、氯化钠、氨气、碳酸氢钠,冷却部分氯化铵结晶析出,通过过滤将氯化铵晶体分离出去,剩余的Y中含有NH3、NaHCO3、NaCl、NH4Cl。 故填:二氧化碳;、NH4Cl。
(4)A、增加Na+浓度,不能促进NH4Cl的析出,故A错误;
B、增加Cl-浓度,不能促进NH4Cl的析出,故B错误;
C、因为NH4Cl在氯化钠浓溶液中溶解度较水小的多,从而促进NH4Cl的析出,所以实验中加入食盐细粉,故C正确。
故选C。
(5)析出NH4Cl晶体时温度要冷却至10℃以下,说明在常温下NaCl的溶解度较NH4Cl小。故填:小。
(6)操作I是从溶液中分离出氯化铵晶体,所以是过滤操作,需要的玻璃仪器由烧杯、漏斗、玻璃棒。故填:过滤;烧杯(或玻璃棒或漏斗)。
10.以分子中只含一个碳原子的化合物(如CO、CH4等)为原料,合成一系列化工原料和燃料,被称为“一碳化学”,其典型工艺流程如图所示。请回答:
(1)水蒸气与甲烷“催化重整”可制得合成气,化学方程式为________。
(2)① 合成气(CO和H2)在一定条件下可制得丙烯(CH3CH=CH2),同时产生一种可参与大气循环、常温下呈液态的氧化物,化学方程式为________。
② 在冶炼铁的过程中,合成气的作用是________。
③ “绿色化学”的核心是利用化学原理从源头上减少化工生产对环境的影响。由合成气制备乙烯的反应________(选填“符合”或“不符合”)这一学科思想。
(3)为了测定“催化重整”所得合成气的成分,某化学兴趣小组设计了如下实验:
① 装置B的作用是________,C中主要现象是________。
② 测得装置D和E的质量分别增加9.0g和8.8g,由此推断该合成气中含有未反应的CH4,且CH4也还原了Fe2O3,请通过计算碳、氢元素的质量比说明理由________。
③ 上述实验方案存在明显的错误之处是________。
【答案】 将氧化铁还原为铁(或还原剂) 符合 干燥合成气 固体由红棕色变成黑色 合成气中碳、氢元素的实际质量之比=(8.8g×):(9.0g ×)=2.4∶1,而二者的理论质量之比=(28×):(3×2×1)=2:1[或合成气中碳和氢元素的理论质量比为2:1,而通过质量计算的实际质量比是2.4:1] 没有尾气处理装置,易污染环境(或空气中的二氧化碳易进入E装置,导致结果误差较大或D、E之间缺少干燥装置)
【详解】
(1)水蒸气与甲烷“催化重整”可制得合成气,合成气的成分是一氧化碳和氢气,故化学方程式为:。
(2)① 合成气(CO和H2)在一定条件下可制得丙烯(CH3CH=CH2),同时产生一种可参与大气循环、常温下呈液态的氧化物,这种氧化物是水,故化学方程式为:。
② 在冶炼铁的过程中,合成气将铁从氧化铁中还原出来,反应中合成气是还原剂,因此合成气的作用是:将氧化铁还原为铁(或还原剂)。
③ “绿色化学”的核心是利用化学原理从源头上减少化工生产对环境的影响。该流程中,由合成气制备乙烯经历了两个反应:,。理论上反应过程中除了生成需要的乙烯外只有水生成,而水对环境无污染,故反应符合“绿色化学”这一学科思想。
(3)测定“催化重整”所得合成气成分的实验
① 实验装置图中,装置B内是浓硫酸,浓硫酸具有吸水性,故其作用是:干燥合成气;装置C中,氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳,氧化铁和氢气反应生成铁和水,氧化铁呈红棕色,铁粉呈黑色,故主要现象是:固体由红棕色变成黑色。
② 装置D中是无水硫酸铜,它的作用是吸收反应生成的水,装置E中的浓氢氧化钠溶液吸收反应生成的二氧化碳。实验测得装置D和E的质量分别增加9.0g和8.8g,合成气中碳、氢元素的实际质量之比=(8.8g××100%)∶(9.0g ××100%)=2.4∶1,而二者的理论质量之比=(28××100%)∶(3×2×1)=2∶1[或合成气中碳和氢元素的理论质量比为2∶1,而通过质量计算的实际质量比是2.4∶1],由此推断该合成气中含有未反应的CH4,且CH4也还原了Fe2O3。
③ 因为合成气中的一氧化碳有毒,且在反应中可能没有完全反应,所以上述实验方案存在明显的错误之处是:没有尾气处理装置,易污染环境。(或装置E后没有连接防止空气中的二氧化碳进入E的装置,空气中的二氧化碳进入E装置,会导致结果误差较大或D、E之间缺少干燥装置)。
11.金属钨(W)可做灯泡的灯丝,钨合金材料非常坚硬和耐磨、耐热。工业上用黑钨矿(含有钨酸亚铁FeWO4)制取金属钨的一种流程如下:
压煮器中的反应原理是:
(1)灯丝选用钨而不用其它金属的原因主要是____________。
(2)压煮器排放的废气中含量较多的有_______________。
A氧气 B二氧化碳 C一氧化碳 D氮气
(3)从酸浸槽中获得H2WO4沉淀的操作是________,酸浸槽中发生复分解反应的化学方程式为_________。
(4)X溶液中的溶质有______________
(5)焙烧炉中发生的是__________反应(填反应类型)
(6)还原炉中的温度高达1000℃,写出反应方程式_________,还原炉中不能混入空气的理由是___________。
【答案】钨的熔点高 BD 过滤 Na2WO4+2HCl= H2WO4↓+2NaCl HCl、NaCl 分解 WO3+3H2W+3H2O 防止钨在高温下被氧化
【详解】
(1)灯丝选用钨而不用其它金属的原因主要是钨的熔点高,故填:钨的熔点高。
(2)压煮器中的反应是生成二氧化碳,空气中氧气被反应后残余有氮气,故废气成分二氧化碳和氮气,故填:BD。
(3)固液分离操作是过滤,从酸浸槽中获得H2WO4沉淀的操作是过滤,酸浸槽中发生复分解反应,复分解反应是“两种化合物互相交换成分生成另外两种化合物”的反应,属于复分解反应,反应物是浓盐酸和钨酸钠溶液,故生成物是氯化钠和H2WO4,故反应的化学方程式为Na2WO4+2HCl= H2WO4↓+2NaCl,故填:过滤;Na2WO4+2HCl= H2WO4↓+2NaCl。
(4)X溶液中含有过量盐酸,以及反应生成的氯化钠,故填:HCl、NaCl。
(5)焙烧炉中钨酸分解生成水和三氧化钨,该反应符合“一变多”的特点,属于分解反应,故填:分解。
(6)还原炉中的温度高达1000℃,氢气和三氧化钨生成钨和水,反应方程式 WO3+3H2W+3H2O,还原炉中不能混入空气的理由是防止钨在高温下被氧化,故填:WO3+3H2W+3H2O;防止钨在高温下被氧化。
12.以硫化铜精矿为原料生产干燥而纯净的氯化亚铜(CuCl)的工艺流程如下图所示。产品CuCl是一种白色固体,难溶于乙醇和水,可溶于氯离子浓度较大的溶液,在潮湿空气中易氧化变质。请回答下列问题。
(已知)乙醇易挥发,与水能任意比互溶,与CuCl不发生化学反应。
(1)“焙烧”前要对精矿进行粉碎,其目的是提高焙烧时的______
(2)“焙烧”在低于500°C的条件下进行,焙烧完成后,CuS转化为CuO,反应的化学方程式为____
(3)“酸浸” 时,反应的化学方程式为______
(4)“反应”过程中的反应为: ,则X的化学式是__; 加入NaCl时要控制它的用量,以防止氯离子浓度过大而造成_____.
(5)“滤液”中一定含有的溶质有________和________(填化学式)。
(6)“醇洗”的目的是除去产品中所含的________
【答案】反应速率 H2O CuCl 产品溶解(合理叙述都给分) H2SO4 Na2SO4(无前后顺序之分) 水分(或 H2O)
【详解】
(1)“焙烧”前要对精矿进行粉碎,是为了提高焙烧时的反应速率。
(2)“焙烧”时CuS转化为CuO,同时生成二氧化硫,反应的化学方程式为。
(3)“酸浸”时,氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和水,反应的化学方程式为。
(4)根据,反应前含有2个Cu原子,3个S原子,11个O原子,4个Na原子,2个Cl原子和X,反应后含有2个Cu原子,3个S原子,12个O原子,4个Na原子,2个Cl原子,2个H原子,则X的化学式是;加入NaCl时要控制它的用量,是为了防止氯离子浓度过大而造成氯化亚铜溶解。
(5)反应中生成了硫酸钠和硫酸,故“滤液”中一定含有H2SO4、Na2SO4。
(6)“醇洗”的目的是除去产品中所含的除去附着在沉淀表面的水分,以防止在潮湿的空气中氧化变质。
13. 2020年奥运会奖牌制作原料来自于电子垃圾中提炼出来的金属。从废线路板中提炼贵重金属和制备硫酸铜晶体的一种工艺流程如下:
(查阅资料)(1)在酸性环境中有过氧化氢存在时,铁和铜分别会转化为铁离子和铜离子。
(2)在一定条件下,铜离子、铁离子和铝离子变成沉淀的pH值
开始沉淀的pH值
完全沉淀的pH值
Cu2+
5.4
6.7
Fe3+
1.5
4.1
Al3+
3.3
5.2
请回答下列问题:
(1)操作1的名称是_______________________。
(2)提炼出的贵重金属含有_______________________。
(3)调节pH值的主要目的是除去滤液中的_______________________,(填离子符号),为了保证得到纯净的硫酸铜晶体,该步骤滤液的pH值可能是___。
A 4.1 B 5.2 C 5.4 D 6.7
(4)写出加入稀硫酸与铝反应的化学方程式________________________。
(5)硫酸铜的溶解度如表所示。
温度/℃
0
10
20
30
40
60
80
100
溶解度/g
23.1
27.5
32.0
37.8
44.6
61.8
83.8
114.0
在制作流程中, 要让硫酸铜晶体更多、更快的析出,可以综合运用以下的一些操作方法。采用具体的操作顺序为______________(填序号)
①蒸发结晶 ②加热浓缩 ③降低温度 ④蒸馏 ⑤过滤
【答案】过滤 金、铂 Fe3+ 和 Al3+ B ②③⑤
【详解】
(1)操作1是将固体和液体分离的操作,即过滤;
(2)由[查阅资料]可知,在酸性环境中有过氧化氢存在时,铁和铜分别会转化为铁离子和铜离子,铝的活动性较强,可以与酸反应,所以加入过量的稀硫酸和过氧化氢混合溶液后,粗铜中的铜、铝、铁都溶解,经操作①过滤后,以铜离子、铁离子、铝离子的形式存在于滤液中,金、铂与酸、过氧化氢均不发生反应,所以提炼出的贵重金属含有金、铂;
(3)该流程题是从废线路板中提炼贵重金属和制备硫酸铜晶体的一种工艺流程,所以调节pH值的主要目的是除去滤液中的铁离子和铝离子,由[查阅资料]可知,在一定条件下,铜离子、铁离子和铝离子变成沉淀的pH值范围不同,要使铁离子和铝离子沉淀铜离子保留则pH范围:5.2≤pH<5.4,B符合题意;
(4)稀硫酸与铝发生置换反应,生成硫酸铝和氢气,反应的化学方程式为:;
(5)从不同温度下硫酸铜的溶解度数据分析可知,硫酸铜的溶解度受温度影响较大,可采取浓缩溶液,再降温结晶的方法获得晶体,所以采用具体的操作顺序应为②③⑤。
14.海水是一个巨大的资源宝库。下图是利用海水获取很多化学物质的流程图,请回答下列问题:
(1)反应①生成氯气的同时产生了烧碱和氢气,其化学方程式为 。
(2)反应②有NaCl生成,其反应类型为 。(填基本反应类型)
(3)在海水利用中涉及溶解,过滤和蒸发等操作,在这些操作中玻璃棒的作用是 (答一种即可)。
(4)反应①②③中有元素化合价发生改变的是 。
15.某氧化铜矿石主要成分是CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Fe2O3及不溶于酸的杂质,用该矿石制备硫酸铜晶体和硫酸亚铁晶体的工艺流程如图。
【资料】Cu2+、Fe3+以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
沉淀物
Fe(OH)3
Cu(OH)2
开始沉淀的pH
1.5
4.2
沉淀完全的pH
3.7
6.7
请回答问题:
(1)酸溶前粉碎氧化铜矿石的作用是 。
(2)写出往氧化铜矿粉中加入足量硫酸发生中和反应的化学方程式 。溶液1中溶质有CuSO4、 (写出一种的化学式)。
(3)调pH不高于 ,调pH选用的最佳化合物为 (填序号)。
A.Na2CO3 B.CuO C.NaCl D.H2SO4
(4)往溶液3中加入过量的铁粉,其中一个反应是铁与铁盐反应生成是硫酸亚铁,请写出反应方程式 。
(5)FeSO4•7H2O可部分脱水制备FeSO4•xH2O,x与加热温度和时间的关系如下表,则得到FeSO4•3H2O适宜的工艺条件为温度 ℃、时间 h。
序号
①
②
③
④
⑤
⑥
时间/h
2
3
3.5
4
4.2
4.3
温度℃
50
80
100
130
150
230
x的数值
6
5
4
3
2
1
【解答】解:(1)酸溶前粉碎氧化铜矿石的作用是增大反应物接触面积,加快反应速率。
故填:增大反应物接触面积,加快反应速率。
(2)氢氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和水,是中和反应,反应的化学方程式:Cu(OH)2+H2SO4═CuSO4+2H2O;
溶液1中溶质有CuSO4、过量的硫酸、硫酸和氧化铁反应生成的硫酸铁。
故填:Cu(OH)2+H2SO4═CuSO4+2H2O;H2SO4或Fe2(SO4)3。
(3)调pH不高于3.7,是因为pH等于3.7时,铁离子完全沉淀,而铜离子不能沉淀,调pH选用的最佳化合物为氧化铜,是因为氧化铜能和稀硫酸反应生成硫酸铁和水,不带入杂质离子。
故填:3.7;B。
(4)铁和硫酸铁反应生成硫酸亚铁,反应方程式:Fe2(SO4)3+Fe=3FeSO4。
故填:Fe2(SO4)3+Fe=3FeSO4。
(5)由表中信息可知,得到FeSO4•3H2O适宜的工艺条件为温度130℃、时间4h。
故填:130;4.
【解析】(1)酸溶前粉碎氧化铜矿石的作用是增大反应物接触面积,加快反应速率。
(2)氢氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和水,硫酸和氧化铁反应生成硫酸铁和水。
(3)调pH不高于3.7,是因为pH等于3.7时,铁离子完全沉淀,而铜离子不能沉淀,调pH选用的最佳化合物为氧化铜,是因为氧化铜能和稀硫酸反应生成硫酸铁和水,不带入杂质离子。
(4)铁和硫酸铁反应生成硫酸亚铁。
(5)由表中信息可知,得到FeSO4•3H2O适宜的工艺条件为温度130℃、时间4h。
16.碲(Te)广泛用于彩色玻璃和陶瓷工艺。用某工业废渣(主要含有TeO、少量Ag、Au)为原料制备碲的一种工艺流程如下:
请回答下列问题:
(1)TeO2中氧元素的化合价为-2,则Te元素的化合价为____;废渣会在“碱浸”前先粉碎,目的是________;
(2)实验室进行过滤操作时,用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和______;
(3)滤液1中的两种溶质是H2SO4和_____(填化学式);
(4)上述工艺流程中设计“废渣→......→TeO2”的目的是____________;
(5)类比CO2与NaOH的反应,写出“碱浸”时发生反应的化学方程式:______;
(6)“酸溶”后,在所得的TeCl4溶液中通入SO2,反应生成固态碲和初中化学中常见的两种酸,则该反应的化学方程式是______;
【答案】(1) +4 增大反应物的接触面积,使反应更快更充分(合理即可)
(2)漏斗 (3)Na2SO4
(4) 提纯TeO2或除去废渣中的Ag、Au(合理即可)
(5)TeO2+2NaOH===Na2TeO3+H2O
(6)2SO2+TeCl4+4H2O=4HCl+2H2SO4+Te↓
17.在抗击“新冠肺炎病毒”期间,消毒剂在公共场所进行卫生防疫时发挥着重要作用。二氧化氯(ClO2)是一种高效、广谱、安全的杀菌消毒剂。以粗盐水(含可溶性杂质MgSO4、CaCl2)为原料,制取ClO2的工艺流程如图所示,请回答以下问题:
(1)ClO2中Cl的化合价为 +4 。
(2)请写出步骤①中发生的化学方程式 Ba(OH)2+MgSO4═BaSO4↓+Mg(OH)2↓ ,该反应属于 复分解反应 (填基本反应类型)。
(3)加入过量Na2CO3溶液的作用是 除去氯化钙和氢氧化钡 。
(4)请写步骤④发生的化学方程式 NaCl+3H2ONaClO3+3H2↑ 。
(5)上述流程中可循环使用的物质有 NaCl、Cl2 (填化学式)。
【分析】(1)化合物中元素化合价代数和为零。
(2)氢氧化钡和硫酸镁反应生成氢氧化镁沉淀和硫酸钡沉淀。
(3)碳酸钠和氯化钙碳酸钙沉淀和氯化钠,和氢氧化钡反应生成碳酸钡沉淀和氢氧化钠。
(4)通电时,氯化钠溶液反应生成氯酸钠和氢气。
(5)根据工艺流程可以判断循环利用的物质。
【解答】解:(1)ClO2中氧元素化合价是﹣2,根据化合物中元素化合价代数和为零可知,Cl的化合价为+4。
故填:+4.
(2)步骤①中氢氧化钡和硫酸镁反应生成氢氧化镁沉淀和硫酸钡沉淀,发生的化学方程式:Ba(OH)2+MgSO4═BaSO4↓+Mg(OH)2↓,该反应属于复分解反应。
故填:Ba(OH)2+MgSO4═BaSO4↓+Mg(OH)2↓;复分解反应。
(3)加入过量Na2CO3溶液的作用是除去氯化钙和氢氧化钡。
故填:除去氯化钙和氢氧化钡。
(4)步骤④中,通电时,氯化钠溶液反应生成氯酸钠和氢气,发生的化学方程式:NaCl+3H2ONaClO3+3H2↑。
故填:NaCl+3H2ONaClO3+3H2↑。
(5)上述流程中可循环使用的物质有NaCl、Cl2。
故填:NaCl、Cl2。
18.钢铁锈蚀的过程,实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程。防止钢铁生锈最常用的方法是在钢铁表面涂上一层保护膜。有一种防锈蚀的工艺叫烤蓝,烤蓝的原理是在钢铁表面生成一定厚度和强度的致密的氧化层。主要工艺流程如图:
(1)烤蓝工艺在钢铁表面形成的氧化膜也是磁铁矿的主要成分,其化学式为 。
(2)除锈液与铁锈反应的化学方程式为 。除锈前若无水洗步骤,除锈液的使用量将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)除锈时,工件浸入除锈液3~5min就要取出水洗,不能长时间没在其中的原因是 (用化学方程式表示)。
(4)烤蓝液为含有氧化剂和苛性钠的混合溶液,该过程发生多个反应,其中一个反应的化学方程式为:8Fe+3NaNO3+5NaOH+2H2O═4Na2Fe2O4+3 。
(5)质检时将工件浸入2%的硫酸铜溶液里,在室温下保持20s后取出,用水洗净表面,若不显示铜色则合格。出现铜色反应的化学方程式为 。
(6)搪瓷,又称珐琅,也是防锈方法之一。它是将无机玻璃质材料(增强材料)通过熔融凝于金属(基体)上并与金属牢固结合在一起。搪瓷是一种 材料。
【解答】解:(1)磁铁矿的主要成分是四氧化三铁,其化学式为Fe3O4。
故填:Fe3O4。
(2)除锈液可以是稀盐酸或稀硫酸,铁锈主要成分是氧化铁,氧化铁和稀盐酸反应生成氯化铁和水,和稀硫酸反应生成硫酸铁和水,反应的化学方程式为:Fe2O3+6HCl═2FeCl3+3H2O、Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO4)3+3H2O;
除锈前若无水洗步骤,稀碱液能和稀盐酸、稀硫酸反应,因此除锈液的使用量将增大。
故填:Fe2O3+6HCl═2FeCl3+3H2O或Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO4)3+3H2O;增大。
(3)除锈时,工件浸入除锈液3~5min就要取出水洗,不能长时间没在其中的原因:铁锈完全反应后,铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,反应的化学方程式:Fe+2HCl═FeCl2+H2↑、Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑。
故填:Fe+2HCl═FeCl2+H2↑或Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑。
(4)反应前后铁原子都是8个,钠原子都是8个,反应前氮原子是3个,反应后应该是3个,包含在未知物质中,反应前后氧原子都是16个,反应前氢原子是9个,反应后应该是9个,包含在未知物质中,未知物质是氨气,反应的化学方程式:8Fe+3NaNO3+5NaOH+2H2O═4Na2Fe2O4+3NH3↑。
故填:NH3↑。
(5)若不显示铜色则合格,是因为如果不合格,则铁不能被完全覆盖,则铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,出现铜色,反应的化学方程式为:Fe+CuSO4═FeSO4+Cu。
故填:Fe+CuSO4═FeSO4+Cu。
(6)搪瓷是将无机玻璃质材料通过熔融凝于金属(基体)上并与金属牢固结合在一起,即两种材料复合在一起,因此搪瓷是一种复合材料。
故填:复合。
【分析】(1)磁铁矿的主要成分是四氧化三铁。
(2)除锈液可以是稀盐酸或稀硫酸铁锈主要成分是氧化铁,氧化铁和稀盐酸反应生成氯化铁和水,和稀硫酸反应生成硫酸铁和水;
除锈前若无水洗步骤,稀碱液能和稀盐酸、稀硫酸反应,因此除锈液的使用量将增大。
(3)铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气。
(4)反应前后原子种类和个数都不变。
(5)铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜。
(6)材料包括金属材料、无机非金属材料、有机合成材料、复合材料等。
19.饮用水消毒是抑制传染病爆发的有效方法,漂白粉是常用的消毒剂,工业上利用氯气与石灰水反应制得,主要成分是次氯酸钠【Ca(ClO)2】和氯化钙,易溶于水,如图为制取漂白粉的工业流程简图:
(1)写出步骤Ⅱ中碳酸钙高温分解为两种氧化物,化学反应方程式 CaCO3CaO+CO2↑ ;
(2)步骤Ⅲ加入足量水溶解主要发生的是 化学 变化(填“物理”和“化学”);实验室进行操作A时,需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、 漏斗 。
(3)饱和食盐水电解时发生如下反应:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+X↑,请写出X的化学式 Cl2 ,写出氢气的一种用途 作燃料 。
(4)通过步骤Ⅴ可以推测漂白粉具有的化学性质之一是 受热易分解 。
【分析】(1)高温条件下,碳酸钙分解生成氧化钙和二氧化碳;
(2)氧化钙和水反应生成氢氧化钙;根据过滤操作需要的仪器回答;
(3)化学反应前后,元素种类不变,原子种类和总个数都不变解答;
(4)根据实验步骤可以判断V的性质。
【解答】解:(1)碳酸钙分解生成氧化钙和二氧化碳,反应的化学反应方程式为:CaCO3CaO+CO2↑;
故填:CaCO3CaO+CO2↑。
(2)步骤Ⅲ加入足量水时,水和氧化钙反应生成氢氧化钙,属于化学变化;
实验室进行操作A(即过滤)时,需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒。
故填:化学;漏斗。
(3)由2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+X↑,可知,反应前氯原子是2个,反应前后钠原子是2个,反应前后氢原子是4个,反应前后氢原子是4个,故X中含有2个氯原子,故其化学式为Cl2,氢气具有可燃性,能用作燃料,故填:Cl2;作燃料;
(4)通过步骤Ⅴ可知,蒸发应该在低温条件下进行,说明漂白粉具有的化学性质之一是热稳定性差,受热易分解。
故填:受热易分解。
20.保险粉(化学式为Na2S2O4)在工农业生产中有广泛的用途,Na2S2O4在碱性溶液中稳定,在中性和酸性溶液中极不稳定,在NaCl存在下,Na2S2O4在水中溶解度显著下降.制备流程如图:
(1)Na2S2O4中硫元素的化合价__________, Na2S2O4中Na、S、O的质量比为_________。
(2)反应Ⅰ的原理为:Zn+2SO2═ZnS2O4,该反应类型为______________。
(3)反应Ⅱ为复分解反应,该反应的化学方程式为______________。
(4)操作a时玻璃棒应斜靠在_________处 。
(5)将ZnO转化为Zn可用一种常见的气体单质,则该物质是_________(填物质名称)。
(6)滤液中含有Na2S2O4,为使Na2S2O4结晶析出还需要加入少量NaOH的原因是______________,加入NaCl的原因是____________________________.
【答案】(每空1分,共8分)
(1) +3价 23:32:32 (2)化合反应 (3) ZnS2O4 + 2NaOH=Na2S2O4+Zn(OH)2↓
(4) 三层滤纸 ( 5) 氢气
(6)使Na2S2O4稳定存在 Na2S2O4在水中溶解度显著下降,析出尽可能多的 Na2S2O4
21.我国化工专家侯德榜发明了联合制碱法,为世界制碱工业作出了突出贡献。其工艺流程示意图如图1所示:
(沉淀池中发生反应的化学方程式为:NH3+H2O+CO2+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓)
请回答下列问题。
Ⅰ.侯德榜发明的联合制碱法中的“碱”是指 (填名称);X气体可循环利用,其化学式为 ;上述工艺流程中可作为化肥的产品是 。
Ⅱ.已知NaCl、NH4Cl、NaHCO3的溶解度曲线如图2。40℃时,NaCl、NH4Cl、NaHCO3的饱和溶液,其中溶质质量分数大小关系是 ;从母液中分离出NH4Cl的方法是蒸发浓缩、 ,过滤沉淀池中的沉淀物质的名称为 ,根据图2溶解度曲线分析该物质首先结晶沉淀的原因是 。
Ⅲ.若产品中含有的杂质只有NaCl,为测定产品的纯度,称取6.0g样品加入到50g稀盐酸中,恰好完全反应后得到的溶液质量为53.8g.则产生CO2的物质的量是 mol,根据化学方程式计算样品中Na2CO3的质量分数是多少? 。
【分析】Ⅰ.考查侯德榜制碱的名称;根据工艺流程分析回答此题;根据化肥定义分析回答此题;
Ⅱ.根据题目数据分析回答此题;根据溶解度变化趋势分析回答此题;根据物质溶解度的大小分析回答此题;
Ⅲ.根据质量守恒定律计算此题;根据化学方程式计算此题。
【解答】解:Ⅰ.侯德榜制碱最终得到碳酸钠,所以碱是指碳酸钠;煅烧炉内碳酸氢钠分解生成X二氧化碳,再进入沉淀池反应,所以二氧化碳可以循环使用;化肥是指含有氮、磷、钾中一种或多种元素的化合物,符合此条件的只有氯化铵;
故答案为:碳酸钠;CO2;氯化铵。
Ⅱ.根据溶解度曲线可知,40℃时氯化铵溶解度曲线最高,其次为氯化钠,最低的是碳酸氢钠,所以饱和溶液溶质质量分数为NH4Cl>NaCl>NaHCO3;母液主要为氯化铵和氯化钠,氯化铵溶解度随温度减小而减小,氯化钠变化不大,所以经过蒸发浓缩以后,降温结晶可以此处氯化铵,由此得到氯化铵;过滤沉淀池得到的物质为碳酸氢钠,经过加热分解得到碳酸钠;图2中可以看出,相同条件下,碳酸氢钠的溶解度最小,最容易达到饱和状态,固体析出,所以碳酸氢钠晶体先析出;
故答案为:NH4Cl>NaCl>NaHCO3降温结晶;碳酸氢钠;相同条件下,碳酸氢钠溶解度最小,更容易达到饱和析出。
Ⅲ.反应后气体逸出,造成溶液质量减少,所以减少的质量为二氧化碳的质量,所以生成二氧化碳质量=6g+50g﹣53.8g=2.2g,二氧化碳物质的量=,设碳酸钠质量为m,
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
106 44
m 2.2g
m=5.3g,所以碳酸钠质量分数=;
故答案为:0.05;88.3%。
1
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