内容正文:
专题11 工业流程图题型的解题方法与技巧
内●容●导●航
第一部分 题型解码 高屋建瓴,掌握全局
题型概述 考向分类 技巧点拨
第二部分 考向破译 微观解剖,精细教学
典例引领 方法透视 变式演练
考向01 金属资源回收与冶炼类
考向02 海水资源综合利用类
考向03 无机物制备类
考向04 工业三废处理与环保类
考向05 副产品/生物质综合利用类
第三部分 题型训练 整合应用,模拟实战
题●型●解●码
题型概述
工业流程图题型是全国各地区中考化学的核心必考题型,近5年全国各地市考卷均有涉及,全国中考中,该题型分值占全卷总分的10%-20%,常与实验探究题共同构成中考化学的 “拉分双核心”,是区分中档与高分段的关键题型;该题型跳出了纯课本知识的机械记忆,以真实工业生产场景为载体,将初中化学核心知识点与工业生产实际结合,核心考查学生的信息提取能力、逻辑推理能力、知识迁移应用能力,是中考化学从 “知识考查” 转向 “能力考查” 的核心题型。
考向分类
考向01 金属资源回收与冶炼类
考向02 海水资源综合利用类
考向03 无机物制备类
考向04 工业三废处理与环保类
考向05 副产品/生物质综合利用类
技巧点拨
审→拆→答 三步解题法
审:审题抓核心,快速梳流程
1.寻找关键信息:原料、目标产物、核心操作或试剂;
2.梳理流程:原料→预处理→核心反应→提纯→产品,忽略无关细节;
3.圈画关键词,如“过量”、“适量”、“滤渣”、“滤液”。
拆:结合考点,拆解各环节
1.原料:流程起点,明确主要成分与杂质;核心考点:原料中核心元素、杂质离子的识别;
2.预处理:粉碎/研磨、酸浸/碱浸、焙烧等,让原料进入反应体系;核心考点:预处理的操作目的、基础反应方程式;
3.核心反应:置换、复分解、氧化还原、分解等反应,实现物质转化;核心考点:反应方程式书写、反应类型判断、试剂作用。
4.分离提纯:过滤、结晶、洗涤、干燥等,分离杂质与目标物质;核心考点:操作名称判断、操作目的、结晶方法选择;
5.目标产品:流程终点,明确最终要制备的纯净物;核心考点:产品纯度、产率分析、流程评价。
答:精准作答,对应设问类型
操作名称、试剂选择、目的作用、方程式书写、评价等。
考●向●破●译
考向01 金属资源回收与冶炼
典例引领
【典例01】(2025·四川·中考真题)利用赤铁矿石(主要成分为)炼铁的工艺流程示意图如下所示。回答下列问题:
(1)将矿石粉碎的目的是 。
(2)还原反应室中发生反应的化学方程式为 (任写一个)。
(3)催化反应室中发生的反应之一为。其中的化学式为 。
(4)燃烧室为还原反应室提供热量,其中的能量转化是将 能转化为热能。
(5)铁具有广泛的用途,举一例 。写出日常生活中防止铁制品生锈的一种方法 。
【答案】(1)增大反应物的接触面积,使反应更充分
(2)(或)
(3)
(4)化学
(5) 制铁锅 刷油漆(其他合理答案均可)
【详解】(1)矿石粉碎是为了增大反应物的接触面积,使反应更充分;
(2)还原反应室中、均可与赤铁矿石中的反应生成,反应的化学方程式为、;
(3)根据化学反应前后原子种类、数目不变,反应后C、O、H原子个数分别为2、2、4,反应前已有C、O、H原子个数分别为1、0、4,则一个X分子中含有1个C原子、2个O原子,X为;
(4)燃烧室中燃料的燃烧过程是将化学能转化为热能;
(5)铁可以制成铁锅等;铁与氧气、水共同接触时易生锈,日常生活中可通过刷油漆、保持铁器具表面干燥等方法隔绝氧气和水,防止铁生锈。
方法透视
解题思路
1.圈原料,审题干,圈画核心信息:原料、目标产品和已知信息;
2.首尾定主线,明确核心转化逻辑,只看原料和产品,确定核心反应和除杂逻辑;
3.按箭头方向逐框拆解,每步必问 3 个问题:
①这一步加入了什么试剂?上一步流入的物质有什么?区分主要成分和杂质;
②哪些物质会发生反应?写出核心化学方程式,判断生成物;
③反应后固体(滤渣)是什么?液体(滤液)是什么?杂质去了哪里?;
4.锁定核心操作,秒答基础送分题:
固液分离→操作名称:过滤;过滤后固体提纯→操作:洗涤、干燥;溶液中获得晶体→根据溶解度特性选择蒸发结晶/降温结晶;
5. 判断循环物质,突破中档题:箭头从流程中流出,又重新回到流程前端步骤的物质,才是循环物质;
答题模板
原材料预处理
①将矿石/废旧金属粉碎/研磨的目的:增大反应物接触面积,加快反应速率,使反应/酸浸更充分;
②酸溶:使原料中的活泼金属及金属氧化物与酸反应溶解,进入溶液,与不溶性杂质分离;
③焙烧/煅烧的目的:使原料中的矿物分解/氧化,转化为易溶于酸/碱的物质,便于后续提取。
试剂作用
①加入过量稀硫酸/稀盐酸的目的:使原料中的活泼金属/金属氧化物完全反应,充分溶解进入溶液;
②加入过量铁粉/锌粉的目的:使溶液中的××金属离子(如 Cu2+、Ag+)完全置换出来,回收金属;除去溶液中的过量H+,提高产品纯度;
③置换后加稀硫酸/稀盐酸的目的:除去滤渣中过量的活泼金属(如过量铁粉),提纯目标金属(如Cu);
操作
①分离固体和液体的操作X名称:过滤;
②用蒸馏水/冰水/饱和××溶液洗涤固体的目的:洗去固体表面附着的可溶性杂质,同时减少目标产品在洗涤过程中的溶解损失,提高产率;
③从 FeSO4/CuSO4/KNO3溶液中得晶体的操作:蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥;
④从NaCl溶液中得NaCl固体的操作:蒸发结晶;
成分判断及检验
①酸浸后过滤,滤渣的成分:不溶于酸的杂质 + 不与酸反应的金属/物质;
②检验固体是否洗涤干净的方法:取最后一次洗涤液少许于试管中,滴加 ×× 检验试剂,若没有出现 ×× 现象,则固体已洗涤干净;若出现 ×× 现象,则未洗涤干净;
③检验××金属离子是否完全反应的方法:静置,向上层清液中继续滴加少量××试剂,若没有沉淀/无明显现象,则 ×× 离子已完全反应;若有沉淀生成,则未完全反应;
反应条件的控制
①酸浸时温度不宜过高的原因:防止温度过高,某物质分解;
②反应过程中通入氮气/稀有气体的目的:作保护气,防止生成的金属单质被空气中的氧气氧化,提高产品纯度
工艺评价
① 原料为废旧金属/工业废渣,变废为宝,实现资源循环利用,环保;② 操作简单,反应条件温和,易于工业化实现;
③ 有物质循环利用,原料利用率高,生产成本低;
④ 无有毒有害物质排放,符合绿色化学理念
变式演练
【变式01】(2025·广东深圳·中考真题)铜具有重要战略价值。古代以黄铜矿(其主要成分为)为原料,运用火法炼铜工艺得到铜。现代在火法炼铜工艺的基础上发展出闪速炼铜工艺。对比二者原理如图:
(1)“闪速炼铜”速率远快于“火法炼铜”,由此可知,___________炼铜需要将黄铜矿颗粒粉末研磨得更细。
(2)火法炼铜中,持续向中鼓入空气并维持高温状态,这说明反应是___________(吸收/放出)热量,反应的化学方程式___________。
(3)反应生成的可用于工业制造一种酸,请写出这种酸___________(化学式);可被石灰乳吸收,请说明其吸收效果优于石灰水的原因:___________。
(4)火法炼铜中,炉渣是由2种物质化合生成的,请写出沙子提供的物质___________(填化学式)。
(5)对比火法炼铜,闪速炼铜的优势有___________(填序号)。
a.高温更少,节约能源 b.原料更少,节省成本 c.无污染
【答案】(1)闪速
(2) 吸收
(3) 石灰乳中的浓度更大,能吸收更多
(4)
(5)ab
【详解】(1)“闪速炼铜” 速率远快于 “火法炼铜”,要加快反应速率,可通过增大反应物接触面积实现,所以闪速炼铜需要将黄铜矿颗粒粉末研磨得更细,以增大与空气的接触面积。
(2)持续向中鼓入空气并维持高温状态,说明该反应需要不断吸收热量来维持反应进行,所以反应是吸收热量;
Cu2S与氧气在高温下反应生成铜和二氧化硫,化学方程式为。
(3)SO2与水反应生成亚硫酸,亚硫酸可通过进一步反应生成硫酸,所以SO2可用于工业制造硫酸(H2SO4);
氢氧化钙微溶于水,石灰乳是氢氧化钙的悬浊液,石灰水是氢氧化钙的稀溶液,石灰乳中氢氧化钙浓度更大,能与更多的SO2发生反应,所以石灰乳的吸收效果优于石灰水。
(4)炉渣FeSiO3由铁、硅、氧元素组成,根据流程图,在火法炼铜中,铁元素来自FeO,沙子提供含硅元素的物质,根据质量守恒定律,化学反应前后原子的种类和个数不变,FeO中Fe、O的原子个数比为1∶1,而FeSiO3中Fe、O的原子个数比为1∶3,可知沙子提供的物质是SiO2。
(5)a、从工艺流程看,闪速炼铜步骤相对火法炼铜更简洁,高温环节可能更少,能节约能源,该选项正确;
b、火法炼铜需要使用沙子,而闪速炼铜不需要使用沙子,因此原料更少,能节省成本 ,该选项正确;
c、闪速炼铜过程也会产生SO2等污染物,并非无污染,该选项错误。
故选ab。
【变式02】(2025·四川德阳·中考真题)海水“晒盐”后剩下的“苦卤”也是宝贵的化学资源,其中主要是由氯、钠、镁、硫、钙、钾、溴等元素组成的盐。利用苦卤生产“国防元素”金属镁的工艺流程如图。
回答下列问题:
(1)“沉淀池”中分离出Mg(OH)2沉淀的操作名称是 。
(2)“溶解池”中发生反应的化学方程式为 。
(3)生产过程中,将“苦卤”中的MgCl2先转化为Mg(OH)2,再将Mg(OH)2重新转化为MgCl2,其目的是_____(填标号)。
A.富集MgCl2 B.提纯MgCl2 C.没有任何价值
【答案】(1)过滤
(2)
(3)AB
【详解】(1)过滤是用于分离不溶性固体和液体的操作。在 “沉淀池” 中,Mg(OH)2是不溶性固体,要将其从溶液中分离出来,采用的操作是过滤。
(2)“溶解池” 中,氢氧化镁与盐酸发生反应生成氯化镁和水,化学方程式为。
(3)苦卤中除了含有MgCl2外,还含有其他物质。将MgCl2先转化为Mg(OH)2沉淀,可与苦卤中的其他杂质分离,然后再将Mg(OH)2转化为MgCl2,这样可以除去杂质,达到富集和提纯MgCl2的目的,不是没有价值,所以选AB。
【变式03】(2025·辽宁沈阳·三模)金属材料在日常生活、工农业生产、航空航天等领域中都有非常重要的应用。
Ⅰ.铁及铁的合金
(1)日常生活中用的铁锅、烧水壶等炊具主要利用了铁的 。
(2)农业机械化为粮食丰收提供了保障。农用机械设备的底座常用生铁制造,为防止底座生锈常采用的措施是 。
Ⅱ.铜及铜的合金
(3)黄铜矿的主要成分是,根据其主要成分的组成元素,推断用黄铜矿炼铜过程中可能导致的环境问题是 。
(4)青铜是金属冶铸史上最早的合金,其主要成分是铜和锡。表中的A和B分别表示铜和青铜中的一种。《吕氏春秋》记载:“金(铜)柔锡柔,合两柔则刚”,据此判断A是 。(注:硬度以金刚石的硬度为10作标准,1表示很软,10表示很硬)
物质
A
B
硬度
2.5~3
5~6.6
Ⅲ.钛及钛合金
钛及其合金在航空航天领域的应用非常广泛,下图是以钛铁矿为主要原料冶炼金属钛的生产工艺流程。
已知:钛铁矿主要成分为钛酸亚铁(),绿矾的化学式为。
(5)上述流程中多次用到过滤,在实验室进行过滤操作时玻璃棒的作用是 。溶液Ⅰ通过冷却结晶可以得到绿矾,说明其溶解度受温度影响 (填“较大”或“不大”)。
(6)溶液Ⅱ的主要溶质为,加热时与水发生反应,经过滤得到,写出该反应的化学方程式: 。
(7)流程图中最后一步反应为,此反应需要在Ar氛围下进行,其中Ar的作用是 ;你认为在该流程中能否用金属钠代替镁制取钛,并说明理由: 。
【答案】(1)导热性
(2)在底座表面喷一层油漆
(3)酸雨
(4)铜
(5) 引流 较大
(6)
(7) 作保护气,防止镁和钛在高温下被氧化 能,理由是:在金属活动性顺序中,钠的金属活动性强于镁,镁能置换出钛,则钠也可以置换出钛
【详解】(1)日常生活中用的铁锅、烧水壶等炊具主要利用了铁的导热性;
(2)铁生锈实际上是铁与空气中的氧气和水共同作用的结果,隔绝氧气和水,能防止生锈,故为防止底座生锈常采用的措施是在底座表面喷一层油漆;
(3)黄铜矿的主要成分是,中含有硫元素,在炼铜过程中,硫元素会被氧化,生成二氧化硫,二氧化硫是形成酸雨的主要空气污染物之一,故用黄铜矿炼铜过程中可能导致的环境问题是酸雨;
(4)青铜主要成分是铜和锡,“金(铜)柔锡柔,合两柔则刚”,说明青铜的硬度比铜、锡的硬度大,表中的A和B分别表示铜和青铜中的一种,A的硬度比B小,由此说明A是铜;
(5)在实验室进行过滤操作时玻璃棒的作用是引流;
溶液Ⅰ通过冷却结晶可以得到绿矾,说明其溶解度受温度影响较大;
(6)与水在加热条件下反应生成硫酸和沉淀,化学方程式为;
(7),该反应需要在Ar氛围下进行,是因为氩气化学性质不活泼,可用作保护气,防止镁和钛在高温下被氧化;
考向02 海水资源综合利用类
典例引领
【典例01】(2024·四川达州·中考真题)海水中含有丰富的化学资源,可提取食盐。下图是粗盐提纯的部分流程,粗盐中的杂质有泥沙、氯化钙、氯化镁,回答下列问题。
(1)粗盐溶解时,玻璃棒的作用是 。
(2)过滤后,滤渣中除泥沙外,还含有 (填化学式);若滤液仍然浑浊,原因可能是 (任写一条即可)。
(3)蒸发时,当蒸发皿中出现 时即停止加热。
【答案】(1)加快溶解速率
(2) 滤纸破损
(3)较多固体
【详解】(1)粗盐溶解时,用玻璃棒搅拌可加快溶解速率;
(2)粗盐中的杂质有泥沙、氯化钙、氯化镁,加入氢氧化钠溶液后,氢氧化钠与氯化镁反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钠,加入碳酸钠溶液后,碳酸钠和氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠,故过滤后,滤渣中除泥沙外,还含有氢氧化镁和碳酸钙,化学式为、;
若滤液仍然浑浊,原因可能是滤纸破损导致滤液未经过滤流下、或液面高于滤纸边缘导致液体从滤纸和漏斗的缝隙流下等;
(3)在加热蒸发过程中,当蒸发皿中出现较多固体时,停止加热,利用余热将剩余水分蒸干。
方法透视
解题思路
1.抓首尾,定核心目标:圈原料、圈目标产品
2.拆流程,分环节理清逻辑:海水类流程固定分为5个标准化环节,逐环节拆解,每一步只问 3 个问题:加了什么?发生了什么反应?杂质去了哪?
标准环节
核心作用
重点关注内容
预处理富集
把海水中低浓度的目标离子富集,提高浓度
富集的方法、加入试剂的作用
除杂沉淀
加入试剂,把杂质离子转化为沉淀除去
过量试剂的作用、沉淀的成分
固液分离
过滤分离沉淀和溶液
操作名称、滤渣/滤液成分
核心转化
通过反应把富集的物质转化为目标产品
反应方程式、反应条件
产品提纯
结晶、洗涤、干燥得到纯净产品
结晶方法选择、洗涤的目的
3.圈题眼,锁定关键得分点重点:圈画题干和流程中的 3 类关键信息,90% 的难题题眼都在这里:
①过量试剂:圈出所有 “过量” 的试剂,过量的试剂一定会在后续步骤中除去,也是滤渣/滤液成分判断的核心;
②已知信息:重点标注溶解度曲线、离子沉淀 pH 范围、物质热稳定性,是结晶方法、pH 控制的判断依据;
③回头箭头:箭头从流程末端回到前端的物质,就是循环利用物质,是高频送分考点。。
答题模板
1.固体和液体分离过滤。
2.从 NaCl 溶液中得到精盐蒸发结晶。
3.从 MgCl₂溶液中得到无水 MgCl₂蒸发浓缩、蒸发结晶。
4.加入过量 ×× 试剂完全除去溶液中的 ×× 离子/杂质。
5.循环使用:提高原料利用率,降低成本,绿色环保。
6.粗盐除杂:加过量BaCl₂除去SO₄²⁻;加过量NaOH除去Mg²⁺;加过量Na₂CO₃除去Ca²⁺和过量Ba²⁺;
7.该流程的优点:原料来源广泛(海水),生产成本低,镁元素富集效率高,符合绿色化学理念。
注意点
1.NaCl 一定用蒸发结晶(溶解度受温度影响小);
2.BaCl₂一定要在Na₂CO₃之前加入,否则无法除去过量的BaCl₂。
3.过滤后再加盐酸,除去过量OH⁻、CO₃²⁻。
4.滤渣或滤液一定要考虑加入的过量试剂。
变式演练
【变式01】(2025·山东烟台·模拟预测)化学兴趣小组的同学们以“海洋资源的综合利用”展开了研究学习。在学习过程中建构的海水综合利用的部分工艺流程图如下:
【海水淡化】
(1)蒸馏法是一种海水淡化方法,它是利用各物质的___________不同将物质进行分离。
(2)如图是膜分离法淡化海水的原理,下列说法不正确的是___________(填字母代号)。
A.膜分离法是分离混合物的一种方法
B.膜分离法可以浓缩海水中的盐类物质
C.膜分离法的目的是除去海水中的不溶物
【海水晒盐】
(3)从海水中获得粗盐的方法是___________(填“蒸发结晶”或“降温结晶”)。
(4)粗盐提纯可以采用物理和化学方法除去粗盐中的MgCl2、Na2SO4和CaCl2等可溶性杂质。
①物理方法:用NaCl溶液浸洗粗盐,溶解其中可溶性杂质,则浸洗溶液应选用NaCl的___________(填“饱和”或“不饱和”)溶液。
②化学方法:操作步骤依次为:加水溶解→加过量NaOH溶液→加过量BaCl2溶液→加过量试剂a→过滤→加适量盐酸→蒸发结晶,试剂a是___________(填化学式)溶液。
【海水提镁】
(5)向卤水中加入石灰乳制取氢氧化镁,比直接向海水中加入石灰乳的优势是___________,其中发生中和反应的化学方程式为___________。
【海水制碱】
(6)向饱和精制盐水中先通入氨气,后通入二氧化碳生成碳酸氢钠和氯化铵,这样操作的原因是___________。
【答案】(1)沸点
(2)C
(3)蒸发结晶
(4) 饱和
(5) 能够更好的富集镁元素,节约成本(合理即可) 2HCl+Mg(OH)2=MgCl2+2H2O
(6)氨气溶解度大且溶液呈碱性,可以促进二氧化碳的吸收,提高产率
【详解】(1)蒸馏法是利用各物质的沸点不同将物质进行分离;通过加热海水,使水先沸腾变为水蒸气,然后将水蒸气冷凝得到淡水,而海水中的盐等杂质因沸点较高仍留在剩余液体中;
(2) A、膜分离法能将海水中的水和盐类等分离,是分离混合物的一种方法,该说法正确,不符合题意;
B、从图中可知,通过膜分离后,盐类等物质留在膜的一侧,实现了海水中盐类物质的浓缩,该说法正确,不符合题意;
C、膜分离法的目的是分离海水中的水和盐类等可溶物,而不是除去不溶物,该说法错误,符合题意。
故选C;
(3)从海水中获得粗盐的方法是蒸发结晶;因为氯化钠的溶解度受温度影响较小,通过蒸发水分,能使氯化钠结晶析出;
(4)①用NaCl溶液浸洗粗盐,溶解其中可溶性杂质,浸洗溶液应选用NaCl的饱和溶液;因为饱和NaCl溶液不能再溶解NaCl,但能溶解MgCl2、Na2SO4和CaCl2等杂质,从而达到提纯粗盐的目的;
②氢氧化钠与氯化镁反应生成氢氧化镁白色沉淀和氯化钠;氯化钡能与硫酸钠反应生成氯化钠和硫酸钡白色沉淀;碳酸钠能与氯化钙反应生成碳酸钙白色沉淀和氯化钠,还能与过量的氯化钡反应生成碳酸钡白色沉淀和氯化钠;试剂a是Na2CO3溶液;
(5)向卤水中加入石灰乳制取氢氧化镁,比直接向海水中加入石灰乳的优势是卤水中镁离子浓度比海水中镁离子浓度高,能够更好的富集镁元素,可减少石灰乳的用量,提高生产效率,节约成本;卤水中主要成分是氯化镁等,加入石灰乳发生的反应生成氢氧化镁和氯化钙,氢氧化镁沉淀转化为氯化镁发生的反应是氢氧化镁与盐酸的反应生成氯化镁和水,该反应是酸和碱反应生成盐和水的反应,属于中和反应,化学方程式为Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O;
(6)二氧化碳在水中溶解度不大,而氨气的水溶液显碱性,可与二氧化碳反应,促进二氧化碳的吸收,有利于碳酸氢钠的生成;向饱和精制盐水中先通入氨气,后通入二氧化碳生成碳酸氢钠和氯化铵,这样操作的原因是氨气溶解度大且溶液呈碱性,可以促进二氧化碳的吸收,提高产率;
【变式02】(2025·重庆·三模)海水是宝贵的自然资源,除NaCl外还含MgCl2、CaCl2等,如图是某化工厂利用海水制纯碱和镁的过程(部分产物和流程已略去)。
已知:反应④为NaCl+H2O+CO2+NH3=NaHCO3↓+NH4Cl,常温下NaHCO3溶解度较小
(1)海水晒盐的原理是______(填“蒸发”或“降温”)结晶。
(2)①中的石灰乳换成生石灰______(填“会”或“不会”)影响镁的产量。
(3)②中发生中和反应的化学方程式为______。
(4)下列说法正确的是______(填序号)。
A.反应③中将化学能转化为电能
B.将粗盐溶解、过滤、蒸发结晶即可得到纯净的NaCl
C.反应④⑤常用来制备纯碱,该工艺中CO2可循环利用
D.③和⑤属于分解反应
(5)母液II中的溶质除NaCl外还含______(填化学式)。
【答案】(1)蒸发
(2)不会
(3)
(4)CD
(5)NaHCO3、NH4Cl
【详解】(1)海水晒盐是通过蒸发水分得到粗盐,原理是蒸发结晶;
(2)①中的石灰乳换成生石灰,生石灰和水反应生成氢氧化钙,氢氧化钙和氯化镁反应生成氢氧化镁和氯化钙,氢氧化镁和稀盐酸反应生成氯化镁和水,氯化镁通电分解生成镁和氯气,从而得到镁,无论是使用石灰乳还是生石灰,均能将氯化镁转化为氢氧化镁沉淀,根据质量守恒定律,化学反应前后元素的种类和质量不变,最后得到镁的产量取决于母液中参加反应的氯化镁的质量,生石灰不影响镁的产量;
(3)②中发生的中和反应为氢氧化镁和稀盐酸反应生成氯化镁和水,该反应的化学方程式为:;
(4)A、反应③为氯化镁在通电的条件下反应生成镁和氯气,将电能转化为化学能,不符合题意;
B、将粗盐溶解、过滤、蒸发结晶,可除去粗盐中的难溶性杂质,但是得到的精盐中还含有可溶性杂质,不能得到纯净的氯化钠,不符合题意;
C、反应④⑤常用来制备纯碱,该工艺中二氧化碳既是反应物,又是生成物,可以循环利用,符合题意;
D、反应③为氯化镁在通电的条件下反应生成镁和氯气,反应⑤为碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水,均符合“一变多”的特点,均属于分解反应,符合题意;
故选CD;
(5)氯化钠、二氧化碳、氨气和水反应生成碳酸氢钠和氯化铵,碳酸氢钠结晶析出,但是不能完全析出,故母液II中的溶质除NaCl外还含:NaHCO3、NH4Cl。
【变式03】(2025·四川眉山·二模)海洋是巨大的资源宝库,海水综合利用的部分工艺流程图如图。请回答以下问题:
(1)粗盐含有的主要杂质为MgCl2、CaCl2,则固体B的主要成分是_____和CaCO3。
(2)步骤①加入适量盐酸的目的是_____。
(3)步骤②中加入石灰乳充分反应后,还需进行的操作是_____。
(4)钛被称为航空金属,常用于建造空间站。工业上利用步骤④制备金属钛,其反应的化学方程式为_____。
【答案】(1)Mg(OH)2/氢氧化镁
(2)除去过量的氢氧化钠和碳酸钠
(3)过滤
(4)2Mg+TiCl4Ti+2MgCl2
【详解】(1)粗盐含有的主要杂质为MgCl2、CaCl2,加入过量的氢氧化钠和碳酸钠,氢氧化钠和氯化镁反应生成氢氧化镁白色沉淀和氯化钠,碳酸钠和氯化钙反应生成碳酸钙白色沉淀和氯化钠,过滤后,则固体B的主要成分是氢氧化镁[Mg(OH)2]和CaCO3;
(2)滤液A中含有氯化钠、过量的氢氧化钠和碳酸钠,盐酸与氢氧化钠反应生成氯化钠和水、和碳酸钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳,故步骤①加入适量盐酸的目的是除去氢氧化钠和碳酸钠;
(3)从流程图可知,步骤②中加入石灰乳充分反应后,将固体和液体进行分离,因此还需进行的操作是过滤;
(4)工业上利用步骤④制备金属钛,其反应为镁和四氯化钛反应生成钛和氯化镁,化学方程式为:2Mg+TiCl4Ti+2MgCl2。
考向03 无机物制备类
典例引领
【典例01】(2025·山东潍坊·中考真题)碳酸锂(Li2CO3)是制造锂离子电池的重要原料。一种由锂辉石精矿(主要成分为LiAlSi2O6,还含有少量的MgO、CaO等)制取碳酸锂的工艺流程如下图所示。
【查阅资料】①锂辉石焙烧时,LiAlSi2O6分解为LiAlO2和SiO2,SiO2不溶于水也不与稀硫酸反应;②LiAlO2能与硫酸反应生成Li2SO4和Al2(SO4)3;③Li2CO3微溶于水,且溶解度随温度升高而减小。下列说法错误的是
A.酸浸槽中溶液含四种金属阳离子
B.除杂池产生的滤渣只有碳酸钙
C.沉锂池中发生的化学反应是Li2SO4+Na2CO3=Li2CO3↓+Na2SO4
D.洗涤应控制在低温下进行
【答案】BD
【详解】A.酸浸槽中,与硫酸反应生成硫酸镁和水,与硫酸反应生成硫酸钙和水,与硫酸反应生成和,所以酸浸槽中溶液含、、、四种金属阳离子,故A正确;
B.除杂池中,石灰乳中氢氧化钙与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠,但溶液中含含有镁离子,能与碳酸钠反应生成碳酸镁沉淀,镁离子和氢氧根离子可以结合为氢氧化镁沉淀,因此滤渣可能不止碳酸钙,故B错误;
C.由流程图可知,沉锂池中发生的化学反应是,微溶于水,会以沉淀形式析出,该反应符合复分解反应发生的条件,故C正确;
D.洗涤的目的是去除附着在沉淀表面的杂质离子,碳酸锂的溶解度随温度的升高而减小,所以洗涤槽中需要加入的试剂是热水,可以减少碳酸锂的损耗,因此洗涤不能控制低温下进行,故D错误。
故选:BD。
方法透视
解题思路
1.审题干,抓 3 个核心锚点:锚定原料、锚定目标产品、锚定题眼信息。
2.首尾分析法,定核心转化主线:跳过中间复杂步骤,只看流程的开头(原料)和结尾(产品),明确原料中的核心元素,需要通过哪类反应转化为目标产品?原料中的杂质,需要通过什么方法除去?
3.逐段拆解流程,理清每步逻辑:
(1)进的是什么:这一步加入的试剂是过量还是适量?上一步流入的物质是什么?。
(2)发生了什么反应:哪些物质之间会发生反应?写出核心化学方程式,明确生成物是什么。
(3)出的是什么:反应后目标物质在滤液还是滤渣里?杂质转化成了什么?去了哪里?
4.锁定关键得分点,预判考点:
①看到固液分离→考点:过滤操作、玻璃棒作用;
②看到 “过量” 试剂→考点:加入目的、后续如何除去过量试剂;
③看到溶解度曲线→考点:结晶方法的选择;
④看到 pH 控制→考点:调 pH 的目的,除去哪些杂质离子;
⑤看到回头箭头→考点:循环利用物质的判断与作用;
⑥看到 “通入氮气/稀有气体”→考点:作保护气,防止产品被氧化。
答题模板
原料预处理
粉碎或研磨:增大接触面积,加快反应速率,使反应更充分。
搅拌:使反应物充分混合,加快溶解或反应速率。
水浸:可溶物溶解,与不溶物分离 。
酸浸:与酸反应溶解,除去杂质。
灼烧或煅烧:使固体分解、转化、除去可燃杂质。
核心转化
除杂原则:不增、不减、易分离。
过量试剂:完全除杂;缺点:后续需除去,浪费药品。
温度控制:防止分解、加快速率、提高转化率。
分离提纯
过滤:固液分离。
结晶:溶解度受温度影响小的用蒸发结晶;溶解度受温度影响大的用降温结晶。
调pH:防止金属离子转化为难溶性碱;中和过量的酸或碱,便于后续结晶或分离;防止产品溶解,提高纯度。
洗涤:洗去可溶性杂质;溶解度受温度影响大的物质可用冰水洗涤减少损耗,最佳洗涤方法是用饱和溶液洗。
干燥:除去水分。
循环利用
找循环:回头箭头的物质
作用:提高原料利用率、降低成本、减少污染
该制备流程的优点
① 原料廉价易得,来源广泛;② 反应条件温和,操作简单安全;③ 原料利用率高,有物质循环利用,生产成本低;④ 无污染物排放,符合绿色化学理念;⑤ 产品纯度高、产率高
变式演练
【变式01】(2025·四川绵阳·中考真题)碳酸钙是常见的化工原料,常作补钙剂,也可作为牙膏中的摩擦剂。以石灰石(主要成分是CaCO3,含有少量的Fe2O3、Al2O3及SiO2等杂质)为原料制备高纯碳酸钙的工艺流程示意图如下。
已知:SiO2不溶于水,不与盐酸反应。回答下列问题。
(1)根据碳酸钙可作摩擦剂,推测碳酸钙具有 (任写一点)的性质。
(2)利用“粉碎机”粉碎石灰石的目的是 。
(3)“酸浸”时发生的反应所属基本反应类型为 ,滤渣Ⅰ的成分为 。
(4)加入适量Ca(OH)2除去AlCl3和FeCl3,写出除去FeCl3的化学方程式 。
“沉钙”时发生反应的化学方程式为。
已知:NH3溶于水所得溶液呈碱性,CO2在碱性环境中溶解量增大。
(5)为使“沉钙”顺利进行,应先通入的气体是 。
(6)“沉钙”时还可以用___________(填字母)代替NH3。
A.NaCl B.Ca(OH)2 C.KOH D.NaOH
(7)若实验室分离NH4Cl溶液和CaCO3所用玻璃仪器有玻璃棒 、 。
【答案】(1)硬度大(或难溶于水等)
(2)增大反应物的接触面积,使反应更充分
(3) 复分解反应 SiO2
(4)
(5)氨气/NH3
(6)CD
(7) 烧杯 漏斗
【分析】石灰石粉碎后,加入稀盐酸,碳酸钙、Fe2O3、Al2O3都和盐酸反应,二氧化硅不与盐酸反应,过滤除去;滤液加入适量Ca(OH)2除去AlCl3和FeCl3,后滤液中的CaCl2和NH3 和CO2生成碳酸钙,得到高纯碳酸钙。据此分析。
【详解】(1)根据碳酸钙可作摩擦剂,推测碳酸钙具有的性质为硬度大。
(2)粉碎石灰石后,增大了石灰石的表面积,使反应跟充分,反应速率加快。
(3)“酸浸”时发生的反应为CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O、Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O、Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O,三个反应均为两种化合物通过交换成分生成新的两种化合物,均属于复分解反应;SiO2不溶于水,不与盐酸反应,则滤渣Ⅰ的成分为SiO2。
(4)Ca(OH)2和FeCl3反应生成Fe(OH)3和CaCl2,该反应的化学方程式为2FeCl3 +3Ca (OH) 2 =2Fe (OH) 3 ↓ +3CaCl2。
(5)因为二氧化碳在水中的溶解度小,由题意,NH3溶于水所得溶液呈碱性,CO2在碱性环境中溶解量增大,则为使“沉钙”顺利进行,应先通入的气体是氨气。
(6)根据题意,NH3溶于水所得溶液呈碱性,可以使CO2在碱性环境中溶解量增大,故“沉钙”时还可以用KOH或NaOH来代替NH3;NaCl溶液不显碱性,不能使用;Ca(OH)₂微溶于水,提供的碱性环境较弱,吸收CO₂效果不佳,故不选用。故选CD。
(7)实验室分离NH4Cl溶液和CaCO3固体的操作为过滤,过滤所用玻璃仪器有玻璃棒、烧杯和漏斗。
【变式02】(2025·山东潍坊·中考真题)硫酸锌在防腐、医疗等方面用途广泛。一种由菱锌矿(主要成分是ZnCO3,含有少量的Fe2O3和SiO2等)制备硫酸锌的工艺流程如图所示。
已知:SiO2不溶于水,与硫酸、盐酸等酸均不反应。回答下列问题:
(1)菱锌矿预先粉碎处理,主要目的是 。
(2)实验室中进行“操作Ⅰ”用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和 。
(3)溶液A中含有的金属阳离子是 (用化学符号表示)。
(4)“转化”过程发生的主要反应如下,请将化学方程式补充完整 。
Zn+_______=ZnSO4+_______;
(5)其他条件相同时,不同温度下硫酸锌溶液结晶析出产物如图所示。溶液B经过蒸发浓缩、 、过滤、洗涤得到ZnSO4·7H2O。
(6)查阅资料知,ZnSO4·7H2O在加热条件下发生反应,温度不同,产物不同。取57.4gZnSO4·7H2O,加热至一定温度,充分反应后固体质量为35.8g,则最终所得含锌产物的化学式是 。(已知ZnSO4·7H2O的相对分子质量为287)
【答案】(1)增大反应物的接触面积,加快反应速率
(2)玻璃棒
(3)Zn2+、Fe3+
(4)Fe 2(SO4)3;2FeSO4
(5)冷却结晶
(6)
【详解】(1)将菱锌矿预先粉碎可以增大固体与酸的接触面积,加快反应速率,使酸浸更充分;
(2)操作Ⅰ的名称是过滤,过滤操作中需要用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒;
(3)溶液A是菱锌矿酸浸后过滤出的滤液,菱锌矿的主要成分是ZnCO3,其中含有少量的Fe2O3和SiO2,碳酸锌和硫酸反应生成硫酸锌、二氧化碳和水,氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁和水,二氧化硅不与硫酸反应,则溶液A中的金属阳离子有Zn2+、Fe3+;
(4)向溶液A中加入足量锌粉,在“转化”过程中发生的主要反应如下,锌与硫酸铁反应生成硫酸锌和硫酸亚铁,锌与硫酸亚铁反应生成硫酸锌和铁,反应方程式为;,故答案为Fe 2(SO4)3;2FeSO4;
(5)溶液B中的溶质为硫酸锌,可通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到ZnSO4·7H2O;
(6)已知ZnSO4·7H2O的相对分子质量为287,取57.4gZnSO4·7H2O,充分反应后固体质量为35.8g,则失去水的质量为,可知(7-n)H2O的相对分子质量为18×(7-n),则:
,解得n=1,即所得含锌产物的化学式为ZnSO4·H2O。
【变式03】(2025·四川广元·中考真题)硫酸亚铁广泛应用于医学、农业等领域。某工厂利用菱铁矿【主要成分是碳酸亚铁(),还含有少量的氧化铁()和二氧化硅()】为原料制备硫酸亚铁的工艺流程如图所示。
(1)上述流程中,粉碎和 都能加快反应速率。
(2)反应器Ⅰ中碳酸亚铁与稀硫酸发生复分解反应的化学方程式为 。
(3)该工厂配制质量分数为19.6%的稀硫酸10吨,需质量分数为98%的浓硫酸 吨。
(4)溶液甲中的溶质有、 (填化学式)和。
【答案】(1)搅拌
(2)
(3)
2
(4)
【详解】(1)搅拌可以使反应物充分接触,加快反应的速率,因此上述流程中,粉碎和搅拌都能加快反应速率;
(2)碳酸亚铁与稀硫酸反应,生成硫酸亚铁、二氧化碳和水,化学方程式为:;
(3)设需质量分数为98%的浓硫酸的质量为x,则,,即需质量分数为98%的浓硫酸的质量为2吨;
(4)菱铁矿中还含有氧化铁能与稀硫酸反应,,故溶质还含有硫酸铁[]。
考向04 工业三废处理与环保类
典例引领
【典例01】(2025·河北·中考真题)高纯氧化钙是一种重要的化工原料。如图所示为小组同学以某工厂废渣(主要成分为,含少量和)为原料,在实验室制备高纯氧化钙的实验方案。
请回答下列问题:
(1)氧化钙的化学式为 。
(2)将废渣粉碎为细小颗粒的目的是 。
(3)步骤②中过滤时玻璃棒的作用是 。
(4)步骤③中反应的化学方程式为 (写一个即可)。
(5)以相同质量的废渣为原料,仅将步骤②中的石灰水换为氢氧化钠溶液,会使产品的产量 (填“提高”“不变”或“降低”)。
【答案】(1)CaO
(2)增大反应接触面积,加快反应速率
(3)引流
(4)/
(5)降低
【详解】(1)氧化钙化学式CaO;
(2)粉碎固体颗粒可以增加反应物与酸液的接触面积,从而提高酸浸效率;
(3)步骤②为固液分离的操作,所以为过滤,过滤过程中用玻璃棒引流;
(4)步骤①中加入过量的盐酸,盐酸与碳酸钙反应生成氯化钙、水和二氧化碳,与碳酸镁反应生成氯化镁、水和二氧化碳,与氧化铁反应生成氯化铁和水,溶液中含有氯化钙、氯化镁、氯化铁和盐酸;步骤②加入过量的石灰水,氢氧化钙与氯化镁反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钙,与氯化铁反应生成氢氧化铁沉淀和氯化钙,过滤得到的滤液中含有氯化钙、氢氧化钙,碳酸钠与氢氧化钙反应生成碳酸钙和氢氧化钠,与氯化钙反应生成碳酸钙和氯化钠,方程式分别为:、;
(5)由上一步分析可知,石灰水中氢氧化钙中通过反应转化为碳酸钙,最终转化成产品,则将石灰水换为氢氧化钠溶液,会使产品的产量降低。
方法透视
解题思路
1.先抓 3 个关键信息:①废里有什么污染物(Cu²⁺、Fe³⁺、Hg²⁺、酸、碱、SO₂等);②要回收什么有用物质(金属、盐、水);③最终要达到什么标准(无毒、无害、可排放/可回收)。
2.逐步拆流程,只看3件事:①加了什么试剂(酸/碱/沉淀剂/铁粉);②发生了什么反应(中和/沉淀/置换/吸收);③分离出什么(滤渣=回收金属/沉淀;滤液=达标水);
3.锁定核心反应:①酸性废水:加碱中和(Ca (OH)2最常用);②碱性废水:加酸中和;
③重金属离子(Cu2+、Fe3+):加OH⁻ 沉淀;④回收金属:加活泼金属置换(Fe 最常考);⑤酸性废气:用碱液吸收(NaOH/石灰水);
4.找 “循环/回收”,答题必写:提高原料利用率,降低成本,绿色环保。
答题模板
1.中和酸性废水:加入熟石灰、生石灰、碳酸钙,中和废水中的酸,调节溶液至中性。
2.碱液吸收废气:吸收 ×× 气体,防止污染空气
3.调pH:使重金属离子转化为氢氧化物沉淀而除去。
4.过滤:分离固体沉淀和液体,除去废渣。
5.冰水洗涤:洗去杂质,减少产品溶解损失,提高产率
6.该流程优点:回收有用金属/资源,原料利用率高,减少污染物排放,绿色环保,降低成本。
变式演练
【变式01】(2025·广东深圳·一模)某工厂的废气中含有及粉尘。常用赤铁矿石(主要成分是)和石灰浆(主要成分是氢氧化钙)处理该废气,其工艺流程如下:(流程中每一步均完全反应)
请回答下列问题:
【查阅资料】能被吸收
(1)除尘器是利用带孔的滤筒除去悬浮在气体中的浮尘,该操作与___________(填操作名称)的原理相似。经过除尘器后的气体属于___________(填“纯净物”或“混合物”)。
(2)工厂废气经过上述处理,可有效减少空气污染。其中,通过沸腾炉可将CO除去,其反应的化学方程式为___________。
(3)沉淀室中加入石灰浆的目的是___________。
(4)氧化室内发生反应的化学方程式为___________,该反应属于___________(填反应类型)反应。
(5)吸收塔中,将石灰浆从顶端喷淋注入而不是直接倒入的原因是___________。
【答案】(1) 过滤 混合物
(2)
(3)除去混合气体中的
(4) 化合
(5)增大石灰浆与气体的接触面积,使反应更快、更充分
【详解】(1)除尘器是利用带孔的滤筒除去悬浮在气体中的浮尘,该操作能将气体与固体分离,与过滤的原理类似;
经过除尘器后的气体还含有多种物质,属于混合物;
(2)通过沸腾炉,一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳,化学方程式是;
(3)根据资料能被吸收,二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水,故沉淀室中加入石灰浆的目的是除去混合气体中的;
(4)氧化室内一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮,化学方程式为,
该反应是两种物质生成一种物质,属于化合反应;
(5)吸收塔中,将石灰浆从顶端喷淋注入而不是直接倒入的原因是可增大石灰浆与气体的接触面积,使反应更快、更充分。
【变式02】(2024·黑龙江·中考真题)兴趣小组的同学们了解到是绘画颜料的成分之一,在老师的指导下,进行了从食品脱氧剂的废渣中提取氧化铁为项目主题的实践活动,并创作出“红梅图”作为项目成果进行展示。请结合如下实验流程回答问题。
温馨提示:①该食品脱氧剂废渣中含有和炭粉。
②控制溶液,可使完全沉淀。
(1)操作①中分离出铁粉的方法是 。
(2)步骤②中发生反应的化学方程式为 。
(3)滤液A中溶质的成分是 (填化学式)。
(4)生产生活中常利用废料提取所需物质的意义是 。
【答案】(1)用磁铁吸引
(2)
(3)、、
(4)回收利用,节约资源
【详解】(1)该食品脱氧剂废渣中含有和炭粉,铁具有磁性,能被磁铁吸引,则操作①中分离出铁粉的方法是用磁铁吸引;
(2)步骤②向和炭粉中加入过量稀硫酸,氯化钠、炭粉均与稀硫酸不反应,稀硫酸与氧化铁反应生成硫酸铁和水,化学方程式为;
(3)步骤②向和炭粉中加入过量稀硫酸,氯化钠、炭粉均与稀硫酸不反应,炭粉难溶于水,稀硫酸与氧化铁反应生成硫酸铁和水,则充分反应后过滤得到的滤液A中溶质的成分是硫酸铁、硫酸和氯化钠,其化学式为、、;
(4)生产生活中常利用废料提取所需物质的意义是回收利用,节约资源。
【变式03】(2024·江苏南通·中考真题)实验室以一种工业废渣(主要成分为MgCO3,含少量FeO、Fe2O3、Al2O3)为原料制备MgCO3。实验过程如下:
已知:①在溶液中,pH=5.0时AlCl3完全转化为Al(OH)3沉淀,pH=8.5时MgCl2开始生成Mg(OH)2沉淀。
②MgCl2在过量Na2CO3溶液中会生成Mg(OH)2沉淀。
(1)“酸溶”时,MgCO3与稀盐酸反应的化学方程式为 。
(2)“氧化”时发生的反应为2FeCl2+2HCl+H2O2═2FeCl3+2H2O。
①反应前后化合价发生变化的元素有O、 。
②“酸溶”时需加入稍过量的稀盐酸,原因可能是 (写一条)。
(3)“调pH”时,需控制溶液pH为 。
(4)“沉镁”时,为提高MgCO3的纯度,试剂加入顺序为 (填“a”或“b”)。
a.向Na2CO3溶液中逐滴加入MgCl2溶液 b.向MgCl2溶液中逐滴加入Na2CO3溶液
【答案】(1)MgCO3+2HCl=MgCl2+CO2↑+H2O;
(2) Fe 废渣溶解充分,提高原料的浸出率
(3)5.0≤pH<8.5
(4)b
【详解】(1)“酸溶”时,MgCO3与稀盐酸反应生成氯化镁、水和二氧化碳,化学方程式为 MgCO3+2HCl=MgCl2+CO2↑+H2O;
(2)“氧化”时发生的反应为2FeCl2+2HCl+H2O2═2FeCl3+2H2O。
①亚铁离子被氧化为铁离子,化合价升高;氧元素由﹣1价还原到﹣2价,因此反应前后化合价发生变化的元素有O、Fe;
②“酸溶”时需加入稍过量的稀盐酸,原因可能是保证废渣溶解充分,提高原料的浸出率,为过氧化氢氧化亚铁离子提供酸性环境等;
(3)在溶液中,pH=5.0时AlCl3完全转化为Al(OH)3沉淀,pH=8.5时MgCl2开始生成Mg(OH)2沉淀。所以“调pH”时,需控制溶液pH为5.0≤pH<8.5之间;
(4)MgCl2在过量Na2CO3溶液中会生成Mg(OH)2沉淀,“沉镁”时,为提高MgCO3的纯度,试剂加入顺序为:向MgCl2溶液中逐滴加入Na2CO3溶液,故选b。
考向05 副产品/生物质综合利用类
典例引领
【典例01】(2025·安徽·中考真题)纳米氧化锌是一种新型高功能材料。工业上利用锌浸出液(主要含、和等)通过水热法制备纳米氧化锌,主要流程示意图如下:
已知:金属活动性顺序为(镉)。
回答下列问题:
(1)锌浸出液需先加酸调节,适宜加入的酸是_________(填“稀盐酸”或“稀硫酸”)。
(2)锌粉除铜、镉比锌粒效果好的原因是_________,除铜反应的化学方程式为_________。
(3)锌粉除铜、镉的试验结果如图所示。增加锌粉用量,铜的去除率不变,镉的去除率上升的原因是_________。
(4)水热合成后,“反应器2”中的混合物经_________(填操作名称)、洗涤、干燥得到产品。
【答案】(1)稀硫酸
(2) 锌粉的接触面积更大,反应更充分
(3)硫酸铜已除尽,增加的锌粉仅与硫酸镉反应
(4)过滤
【详解】(1)由流程可知,进入反应器2的为硫酸锌,则说明加入的酸为稀硫酸。
(2)锌粉的接触面积更大,反应更充分,则效果更好。锌和硫酸铜反应生成铜和硫酸锌,反应的化学方程式为:
(3)由于金属活动性顺序:Zn>Cd>Cu,则锌先和硫酸铜反应,再和硫酸镉,则增加锌粉用量,铜的去除率不变,镉的去除率上升的原因是:硫酸铜已除尽,增加的锌粉仅与硫酸镉反应;
(4)氢氧化钠和硫酸锌反应生成氢氧化锌沉淀和硫酸钠,过滤、洗涤、干燥得到产品。
方法透视
解题思路
1.审题干,锚定 2 个核心,即①锚定核心价值元素:最终产品里的核心元素是什么?这些元素来自原料中的哪个成分?(标注化学式)
②锚定最终目标:流程要制备的主产品是什么?副产物要实现什么利用价值?
2.首尾对应法,定核心转化主线:只看流程的开头(原料)和结尾(产品),跳过中间复杂步骤,明确核心转化逻辑;
3.按箭头方向逐框拆解,每一步都在试卷上标注清楚 3 个问题,彻底理清流程:①这一步加入了什么试剂/执行了什么操作?②核心价值元素发生了什么转化?(写出核心反应方程式,哪怕题干没问)③杂质去哪了?目标成分/产品在固体、液体还是气体中?
4.精准区分循环物质与可利用副产物:
①循环利用物质:箭头从流程末端/中间流出,又回到流程前端的物质,核心作用是提高原料利用率;
②可利用副产物:箭头只出不进,是流程中生成的、有二次利用价值的次要产品(区别于废弃物),核心考点是用途判断。
答题模板
1.将秸秆/稻壳/废渣粉碎/研磨的目的:增大反应物接触面积,加快反应/发酵速率,使反应/发酵更充分,提高原料利用率。
2.对生物质进行干燥/焙烧/炭化的目的:除去原料中的水分,使原料炭化/分解,富集核心价值元素,便于后续转化利用。
3.加入过量××试剂的目的:使原料中的××核心元素完全转化,提高原料利用率;或使 ×× 杂质完全除去。
4.该流程中生成的副产物 ××,可用于____(填用途):仅填写初中课本常见用途,例:
沼渣→有机肥料;NaCl→调味品/融雪剂/化工原料;CO2→气体肥料/灭火;NH3→制备氮肥。
5. 该流程对副产物进行综合利用的优点:实现资源的最大化利用,变废为宝,减少废弃物排放,降低生产成本,符合绿色化学理念。
6.该流程相比传统制备方法,突出的优点:以废弃物为原料,减少了环境污染,实现了资源的循环利用,降低了生产成本,符合可持续发展的理念;
7.从环保和资源利用的角度,评价该工艺流程 该流程以工业/农业废弃物为原料,实现了变废为宝,大幅提高了资源利用率;生产过程中无污染物排放,减少了对环境的污染;副产物可二次综合利用,完全符合绿色化学和可持续发展的要求
变式演练
【变式01】(2025·辽宁沈阳·二模)造纸术是我国古代的四大发明之一,现代造纸仍保留了古代造纸的核心技术。
I.植物纤维造纸
(1)古代
①步骤1:生石灰放入水中可迅速提升温度,此过程将___________能转化成热能;草木灰的主要成分 K2CO3,发生反应的化学方程式为:,则X的化学式为___________。
②古人造纸时用篾席捞浆相当于造纸流程中的___________(写具体操作名称)。
③步骤4 湿纸晒干主要发生了___________变化 (填“物理”或“化学”)。
(2)现代
与古法造纸流程比较:
①步骤 1:原料是纤维含量更高的秸秆或针叶木,加入硫化钠(Na2S)可软化纤维。Na2S 中Na的化合价为 +1,则S 的化合价为___________。若黑液中含硫物质直接排放会生成___________(填序号)等含硫的有害物质。
A. CO B. SO2 C. NH3
②用NaOH 替代生石灰与草木灰。生产NaOH的主要方法是电解饱和氯化钠溶液,同时还生成氢气和氯气(Cl2),反应的化学方程式为___________。
③配制 1000g NaOH饱和溶液模拟古代造纸,需NaOH(20℃时 NaOH 的溶解度为109g)的质量为___________g (精确到 0.1)。
④步骤4:晒干的改进方法之一是将150℃~300℃高温气流穿透湿纸页快速脱水;控制温度的目的之一是防止纸在干燥的过程中焦化,说明纸的焦化温度___________(填“低于”或“高于”) 300℃。
II.方解石造纸
(3)方解石的主要成分是CaCO3,它制得的纸不易撕破。根据流程图可知搅拌的作用是___________。
(4)这种纸回收再造时可用低浓度___________在短时间内溶解CaCO3,便于后续纤维分离。
【答案】(1) 化学 KOH 过滤 物理
(2) -2 B 521.5 低于
(3)使方解石和聚乙烯、粘合剂充分混合
(4)盐酸
【详解】(1)①
生石灰放入水中可迅速提升温度,是因为生石灰与水反应放热,此过程将化学能转化成热能;
根据质量守恒定律,化学反应前后原子种类及数目不变,根据化学方程式,反应前有2个钾原子、1个碳原子、5个氧原子、1个钙原子和2个氢原子,反应后有2个X、1个钙原子、1个碳原子和3个氧原子,则2个X中含有2个钾原子、2个氧原子和2个氢原子,则1个X中含有1个钾原子、1个氧原子和1个氢原子,故X的化学式为;
②古人造纸时用篾席捞浆相当于造纸流程中的过滤;
③步骤4湿纸晒干过程中没有新物质生成,发生了物理变化;
(2)①
中Na的化合价为+1,根据在化合物中各元素化合价的代数和为零,则S的化合价为;
若黑液中含硫物质直接排放会生成等含硫的有害物质,、中不含有硫元素,故选:B;
②氯化钠与水在通电条件下反应生成氢氧化钠、氢气和氯气,化学方程式为;
③已知20℃时NaOH的溶解度为109g,则配制1000gNaOH饱和溶液需NaOH的质量为;
④步骤4:晒干的改进方法之一是将150℃~300℃高温气流穿透湿纸页快速脱水;控制温度的目的之一是防止纸在干燥的过程中焦化,说明纸的焦化温度低于300℃;
(3)根据流程图可知搅拌的作用是使方解石和聚乙烯、粘合剂充分混合;
(4)这种纸回收再造时可用低浓度盐酸在短时间内溶解,便于后续纤维分离,是因为盐酸能与碳酸钙反应生成氯化钙、二氧化碳和水。
【变式02】(2024·湖南·中考真题)酱油是我国传统调味品之一,已有3000多年历史。天然晒露法是传统的老法酱油的生产方法。以初夏开始制作为例,主要流程如下:
回答下列问题:
(1)“发酵”过程中,所取缸内样品呈______(填“酸”“中”或“碱”)性。
(2)“压榨”与化学基本实验操作中的______(填操作名称)有相似之处。
(3)下列有关说法正确的是______(多选,填字母)。
a“浸泡”目的是泡胀大豆,并除去杂物
b.铁强化酱油中“铁”可以预防佝偻病
c.天然晒露法得到成品的时间会受天气影响
【答案】(1)酸
(2)过滤
(3)ac
【详解】(1)“发酵”过程中,所取缸内样品pH为56,pH值小于7的溶液呈酸性,故所取缸内样品呈酸性;
(2)“压榨”是将液态的油与固态的渣分离,故“压榨”与化学基本实验操作中的过滤操作有相似之处;
(3)a、“浸泡”目的是泡胀大豆,可以缩短蒸煮时间,并除去杂物,该选项说法正确;
b、铁强化酱油中“铁”可以预防贫血,老年人缺钙会造成佝偻病,该选项说法不正确;
c、天然晒露法中制曲、发酵都受温度影响,故得到成品的时间会受天气影响,该选项说法正确;
故选ac。
【变式03】(2025·辽宁营口·模拟预测)化学无处不在。
I. 化学与节气
“二十四节气”被誉为“中国第五大发明”,它不仅是指导农耕生产的时间体系,更包含丰富的民俗现象。(下面图依次是:立春、谷雨、小满、大暑、白露、冬至。
(1)“立春”:万物复苏,春暖花开。闻到阵阵花香说明________ (从微观角度解释)。
(2)“谷雨”:时雨乃降,百果乃登。正常雨水的pH=5.6,与空气中的二氧化碳有关,写出涉及的化学方程式________。
(3)“小满”:小满不满,麦有一险。为了促进小麦生长需要追加肥料,下列肥料中属于农家肥的是________(填字母)。
A.尿素 B.碳铵 C.草木灰
(4)“大暑”:晒伏姜、喝伏茶、烧伏香。茶叶中含有铁、锌、氟、硒等人体所需元素,人体缺铁易引发的疾病是________。
(5)“白露”:白露满地,割谷拾棉。相比涤纶等化纤制品,棉织物具有________等优点。
(6)“冬至”:冬至到,吃饺子。关闭燃气阀门,燃气即可熄灭,其原理是________。
II. 化学与技术
塑料大量使用所带来的环境问题日益突出。某企业以农作物秸秆和淀粉等为原料生产可降解塑料,部分流程如图所示。分析思考,回答问题:
(7)风筛机的作用是________。
(8)浸泡池中发生反应的化学方程式是________;
(9)经挤出机塑化后,物料成分的物理和化学性质会有一定变化,过程中发生________(填“物理变化”或“化学变化”)。
(10)使用该塑料有助于解决的环境问题是________。
【答案】(1)分子在不断运动
(2)CO2+H2O=H2CO3
(3)C
(4)缺铁性贫血
(5)透气性好
(6)清除可燃物
(7)除去泥土
(8)Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl
(9)化学变化
(10)白色污染
【详解】(1)闻到阵阵花香是因为分子在不断运动,含有花香的分子运动到了空气中;
(2)二氧化碳和空气中的水反应生成碳酸,碳酸显弱酸性,方程式CO2+H2O=H2CO3;
(3)尿素和碳铵都是化学肥料中的氮肥,草木灰含有钾元素可作钾肥,属于农家肥,故选C;
(4)人体缺铁易引发缺铁性贫血;
(5)棉织物属于天然材料具有透气性好等优点;
(6)关闭燃气阀门,燃气即可熄灭,其原理是清除可燃物;
(7)由图可知,风筛机的作用是除去泥土;
(8)碳酸钠溶液与氯化钙溶液反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠,则浸泡池中发生反应的化学方程式是:Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl;
(9)经挤出机塑化后,物料成分的物理和化学性质会有一定变化,说明该过程中有新物质生成,所以发生的变化为化学变化;
(10)由塑料造成的环境问题是白色污染,所以使用该塑料有助于解决的环境问题是白色污染。
题●型●训●练
1.(2025·黑龙江大庆·中考真题)工业上用重晶石(主要成分为硫酸钡)制备碳酸钡的工艺流程如图所示。
下列说法错误的是
A.为了使焙烧更充分可将重晶石粉碎
B.反应1的化学方程式为BaSO4+4CBaS+4X↑,则物质X的化学式为CO2
C.操作1、操作2均用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒
D.反应2的基本反应类型为复分解反应
【答案】B
【详解】A、将重晶石进行粉碎,可以增大反应物接触面积,加快反应速率,A正确;
B、根据质量守恒定律,反应前后原子的种类、数目不变,反应前Ba、C、S、O的原子个数分别为1、4、1、4,反应后Ba、C、S、O的原子个数分别为1、0、1、0,4个X分子中含有4个碳原子和4个氧原子,故X的化学式为CO,B错误;
C、操作1和操作2都是将固液分离的过滤操作,过滤操作用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒,C正确;
D、反应2是硫化钡和碳酸钠反应生成碳酸钡和硫化钠的反应,该反应为两种化合物相互交换成分生成新的化合物的反应,属于复分解反应,D正确;
故选B。
2.(2025·湖北武汉·中考真题)氯化镁产品大多数是黄褐色或白色固体,习惯称为卤片。某卤片的主要成分为,还含少量、NaCl和,以该卤片为原料生产的工艺流程示意图如下所示。
已知:①。
②时,氢氧化铁开始沉淀;时,氢氧化铁沉淀完全。
③时,氢氧化镁开始沉淀;时,氢氧化镁沉淀完全。
(1)配制50g质量分数为10%的氢氧化钠溶液,下图中的仪器不会用到的是_______(填标号)。
A. B. C.
(2)“沉铁”时,调节溶液,该溶液呈 性。
(3)加入适量氯化钡溶液可实现“脱硫”,反应的化学方程式为 。
(4)“滤渣”的成分为 。
(5)为制备,“一系列操作”中宜采用降温结晶,而不宜采用蒸发结晶,其原因是 (答两点)。
【答案】(1)C
(2)酸
(3)
(4)硫酸钡、氢氧化铁
(5)温度较高时,易分解,且蒸发结晶时易导致氯化钠杂质析出
【详解】(1)用固体配制一定溶质质量分数的溶液,实验步骤及所需仪器为:计算、称量(托盘天平、药匙)、量取(量筒、胶头滴管)、溶解(烧杯、玻璃棒)、装瓶贴标签,不会用到漏斗。
故选C;
(2)“沉铁”时,调节溶液,pH<7,该溶液呈酸性;
(3)某卤片的主要成分为,还含少量、NaCl和,加水溶解,然后加入10%氢氧化钠溶液,沉铁过程中,pH=6.5,则此时氢氧化铁沉淀完全,氢氧化镁还没有开始沉淀,故加入适量氯化钡溶液可实现“脱硫”,发生反应为硫酸镁和氯化钡反应生成硫酸钡和氯化镁,该反应的化学方程式为:;
(4)由以上分析可知,沉铁过程中,氢氧化铁沉淀完全,脱硫过程中,氯化钡和硫酸镁反应生成了硫酸钡沉淀,故“滤渣”的成分为:硫酸钡、氢氧化铁;
(5)由题干信息可知,温度较高时,易分解,且蒸发结晶时易导致氯化钠杂质析出,故为制备,“一系列操作”中宜采用降温结晶,而不宜采用蒸发结晶。
3.(2025·四川广安·中考真题)2025年,中国经济新动能澎湃发展,我国制造业向着高质量发展的航道稳健前行。制造业中的芯片用到的高纯度硅,可用石英砂(主要成分:SiO2,含少量其它杂质)为原料制得,制备过程中还可以回收金属铝和铁。其工艺流程如图:
已知:①SiO2不溶于水,且不与酸反应;②;
③其它杂质不溶于水也不参与反应。
回答下列问题:
(1)Al2O3中铝元素的化合价为 。
(2)在实验室中“操作1”的名称为 。
(3)“酸浸”步骤中发生的反应属于 反应(填基本反应类型)。
(4)写出焦炭与SiO2在高温条件下反应生成Si和CO的化学方程式 。
(5)该工艺流程中,可循环利用的物质: (填化学式)。
【答案】(1)+3
(2)过滤
(3)复分解
(4)
(5)HCl、H2
【详解】(1)在化合物中,各元素正负化合价代数和为零。在Al2O3中,氧元素化合价为−2价,设铝元素化合价为x,则,解得x=+3。
(2)“操作 1” 是将不溶性固体(滤渣)和液体(滤液)分离的操作,在实验室中,这种操作名称为过滤。
(3)“酸浸” 步骤中,Al2O3与稀盐酸反应生成氯化铝和水,化学方程式为;Fe2O3与稀盐酸反应生成氯化铁和水,化学方程式为。这两个反应都是两种化合物相互交换成分,生成另外两种化合物,属于基本反应类型中的复分解反应。
(4)焦炭与SiO2在高温条件下反应生成Si和CO,化学方程式为。
(5)根据已知信息,流程中发生反应,需要消耗HCl,同时生成H2,而流程最后一步还原SiHCl3需要使用H2,同时生成HCl,所以H2和HCl在流程中既是反应物又是生成物,可循环利用。
4.(2026·湖北·一模)碳酸镁广泛应用于防火涂料、印刷墨等领域,利用某废渣(含MgCO3、MgO和SiO2)制备碳酸镁晶体的工艺流程如下。已知:SiO2不溶于水也不与酸反应;MgCO3微溶于水。
(1)“酸溶槽”中搅拌器相当于实验室中的 (填一种仪器名称)。
(2)加入稀硫酸时常用“喷淋”的方式,其目的是 。
(3)“酸溶槽”中发生反应的化学方程式为 (任写一个)。
(4)“反应槽”中加入试剂X的化学式为 。
(5)为检验碳酸镁晶体是否洗涤干净,可使用的检验方法是 。
【答案】(1)玻璃棒
(2)增大接触面积,反应更快更充分
(3)MgCO3+H2SO4=MgSO4+CO2↑+H2O(合理即可)
(4)Na2CO3
(5)取最后一次洗涤后的滤液,先滴加稀盐酸,再滴加BaCl2溶液,无现象,说明已经洗干净(合理即可)
【详解】(1)“酸溶槽”中搅拌器起搅拌作用,相当于实验室中的玻璃棒;
(2)加入稀硫酸时常用“喷淋”的方式,其目的是:增大接触面积,反应更快更充分;
(3)“酸溶槽”中的碳酸镁和稀硫酸反应生成硫酸镁、二氧化碳和水,氧化镁和稀硫酸反应生成硫酸镁和水,反应的化学方程式为:MgCO3+H2SO4=MgSO4+CO2↑+H2O、MgO+H2SO4=MgSO4+H2O;
(4)碳酸钠和硫酸镁反应生成碳酸镁沉淀和硫酸钠,通过过滤、洗涤等操作可得到碳酸镁晶体,则应该选用Na2CO3溶液,故“反应槽”中加入试剂X的化学式为Na2CO3;
(5)如果晶体未洗净,溶液中会含有硫酸根离子,钡离子能与硫酸根离子结合生成硫酸钡沉淀。方法为:取最后一次洗涤后的滤液,先滴加稀盐酸,再滴加BaCl2溶液,无现象,说明已经洗干净。
5.(2025·广东东莞·一模)金属材料在人类文明的发展中起着重要作用,钼(Mo)及其合金在冶金、电子、制药、航空等方面有着广泛的应用。
(1)如图探月工程四期“鹊桥二号”的天线由精细的镀金钼丝编制而成,发射时紧凑收拢,进入轨道后优雅打开。把钼拉成丝,利用了钼的 性。在化学性质比较活泼的钼丝表面镀金的目的是 。
工业以辉钼矿(主要成分为MoS2及少量的Fe2O3)为原料制备金属钼的主要流程如图:
(2)在焙烧炉中,从上部加入的矿石要粉碎处理,其目的是 。炉内主要反应2MoS2+7O22MoO3+4X,X的化学式为 。
(3)反应器1中浓氨水可以溶解粗产品MoO3。搅拌器相当于实验室中的 (填一种仪器名称)。要实现废渣和溶液的分离,需要进行的主要操作是 (填操作名称)。
(4)反应器2中发生的是复分解反应,Y溶液中的溶质在农业可用作 。
(5)反应器3中发生反应的化学方程式为 。
(6)为减少废气X对环境的影响,可用上述流程中的 进行吸收。
【答案】(1) 延展 做保护层,防止钼被氧化
(2) 增大反应物间的接触面积,使反应更快、更充分 SO2
(3) 玻璃棒 过滤
(4)氮肥
(5)
(6)浓氨水
【详解】(1)把钼拉成丝,利用了钼的延展性;
金的化学性质稳定,在化学性质比较活泼的钼丝表面镀金的目的是做保护层,防止钼被氧化;
(2)在焙烧炉中,矿石要粉碎处理并从上部加入,是为了增大反应物间的接触面积,使反应更快、更充分;
依据质量守恒定律,反应前后原子的种类、个数不变,反应前Mo、S、O原子个数分别为2、4、14,反应后Mo、S、O原子个数分别为2、0、6,则X的化学式为SO2;
(3)搅拌器相当于实验室中的玻璃棒;要实现废渣和溶液的分离,需要进行的主要操作是过滤;
(4)复分解反应是指两种化合物相互交换成分,生成两种新的化合物;反应器2中发生的是复分解反应为钼酸铵与盐酸反应生成氯化铵和钼酸,则Y溶液中溶质的为NH4Cl,氯化铵含有营养元素中的氮元素,农业上可用作氮肥;
(5)反应器3中:MoO3和氢气高温下反应生成钼和水,反应的化学方程式为;
(6)X为二氧化硫气体,有毒,直接排放污染空气,二氧化硫可用碱性溶液来吸收,可用上述流程中的浓氨水吸收二氧化硫。
6.(2025·甘肃兰州·二模)电镀厂以及制药厂常会产生酸性废水(含H2SO4、Fe3+以及悬浮物)。酸性废水的处理方法包括中和法、生物处理、膜分离等等,而中和法是最常用的酸性废水处理方法。以下是某电镀厂酸性废水处理流程。
资料:①格栅的作用是除去水中的树枝、塑料等悬浮物。
②Fe3+遇硫氰酸钾(KSCN)溶液会变成血红色,Fe2+与硫氰酸钾不反应、不显色。
③聚合氯化铝(PAC)可在水中生成Al(OH)3胶体,是一种絮凝剂。
回答下列问题:
(1)格栅的作用类似于化学实验操作 (填操作名称);
(2)中和池中发生的中和反应方程式为 ;废渣Ⅲ中的主要成分是 (填化学式);
(3)中和池处理后加入聚合氯化铝的作用是 ;
(4)如何检验溶液Ⅱ中Fe3+是否处理干净?(写出具体方法)。
【答案】(1)过滤
(2) Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4+2H2O CaCO3
(3)吸附水中的悬浮杂质,使杂质沉降,进一步净化水质
(4)取少量溶液Ⅱ于试管中,滴加硫氰酸钾(KSCN)溶液,若溶液不变血红色,则说明Fe3+已处理干净;若溶液变成血红色,则说明Fe3+未处理干净(合理即可)
【详解】(1)格栅的作用是除去水中的树枝、塑料等悬浮物,这与化学实验操作中的过滤相似,过滤是将不溶性固体与液体分离的操作,格栅起到了类似分离不溶性杂质的作用;
(2)中和池中,硫酸与氢氧化钙发生中和反应,生成硫酸钙和水,反应的化学方程式为:Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4+2H2O;向溶液Ⅱ中通入二氧化碳后,二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水,所以废渣Ⅲ中的主要成分是碳酸钙,化学式为:CaCO3;
(3)中和池处理后加入聚合氯化铝,因为聚合氯化铝(PAC)可在水中生成Al(OH)3胶体,是一种絮凝剂,所以其作用是吸附水中的悬浮杂质,使杂质沉降,从而进一步净化水质;
(4)检验溶液Ⅱ中Fe3+是否处理干净的方法为:取少量溶液Ⅱ于试管中,滴加硫氰酸钾(KSCN)溶液,若溶液不变血红色,则说明Fe3+已处理干净;若溶液变成血红色,则说明Fe3+未处理干净。
7.(2025·江苏扬州·二模)硫酸亚铁广泛应用于医学、农业等领域。以钕铁硼二次废渣(主要含等)为原料制备硫酸亚铁晶体的实验流程如图:
(1)“酸浸”时,使用过量的稀硫酸溶解废渣,发生的反应方程式有①;② 。
(2)将“滤渣”返回“酸浸”工序,其目的是 。
(3)与普通过滤相比,使用图1装置进行过滤的优点是 。
(4)滤液中的阳离子有 ,向滤液中“加一定质量的Fe粉”可以将转化为,化学方程式为 。
(5)固定其他条件不变,反应温度、反应时间、铁粉过量系数【】分别对“滤液”中还原率(转化为的百分率)的影响如图2、图3、图4所示。
结合图像和数据,设计由100g“滤液”【其中质量分数为12%】制备溶液的实验方案: 。
制得溶液在真空蒸发仪中蒸发、在冰水浴中冷却结晶、过滤,得到硫酸亚铁晶体。
(6)测定硫酸亚铁晶体样品纯度
准确称取1.500g硫酸亚铁晶体(的相对分子质量为278)样品溶于水,与硫酸酸化的溶液完全反应,消耗的质量为0.158g。
已知:该样品的纯度为 (精确到0.1%)。(请写出计算过程)
【答案】(1)
(2)提高铁元素的浸出率
(3)加快过滤速率
(4) 、、
(5)在80℃水浴加热的条件下,向“滤液”中加入2.016g铁粉,搅拌反应2h后,过滤
(6)解:设该样品中硫酸亚铁的质量为y
y=0.76g
则该样品中硫酸亚铁晶体的质量为:
则该样品的纯度为:
答:该样品的纯度为92.7%
【详解】(1)废渣中主要含氧化铁和四氧化三铁,加入过量稀硫酸,氧化铁和稀硫酸反应生成硫酸铁和水,该反应的化学方程式为:;
(2)将“滤渣”返回“酸浸”工序,其目的是:使滤渣与硫酸充分反应,提高铁元素的浸出率;
(3)与普通过滤相比,图1装置通过抽气使装置内压强减小,优点是:可以加快过滤速率;
(4)废渣中主要含氧化铁和四氧化三铁,加入过量稀硫酸,氧化铁和稀硫酸反应生成硫酸铁和水,四氧化三铁和稀硫酸反应生成硫酸铁、硫酸亚铁和水,硫酸过量,故滤液中含硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸,故滤液中的阳离子有:H+、Fe2+、Fe3+;
向滤液中“加一定质量的Fe粉”可以将转化为,该反应的化学方程式为:;
(5)由图可知,相同条件下,反应温度为80℃、反应时间为2.0h,铁粉过量系数为1.2时,此时滤液中铁离子的还原率最高。
解:设理论上需要铁的质量为x
x=1.68g
则需要投入铁的质量为:
则设计由100g“滤液”【其中质量分数为12%】制备溶液的实验方案:在80℃水浴加热的条件下,向“滤液”中加入2.016g铁粉,搅拌反应2h后,过滤,制得溶液在真空蒸发仪中蒸发、在冰水浴中冷却结晶、过滤,得到硫酸亚铁晶体;
(6)见答案。
8.(2025·广东清远·二模)钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含有铜、铁、钴的+2价氧化物及金属锌。从废渣中提取钴的工艺如图1。
(1)“酸溶”前,粉碎处理炼锌废渣的目的是 。
(2)“酸溶”中,金属锌与稀硫酸反应的化学方程式为 ,该反应属于 (填基本反应类型)。操作的目的是除去难溶性固体杂质,该操作名称是 ,玻璃棒在该操作中的作用是 。
(3)“沉铁”中发生反应的化学方程式是,则沉铁过程的现象是 。
(4)沉钴中,钴离子去除率越高,得到的产物钴含量越高。根据图2可知,温度应该控制在 内(填字母)。
a. b. c. d.
(5)沉铜中,与生成沉淀和 (填化学式),该物质可用于 (填“酸溶”“沉铁”或“沉钴”)工序。
【答案】(1)增大反应物的接触面积,加快反应速率,使反应更充分
(2) 置换反应 过滤 引流,防止液体洒出
(3)有红褐色沉淀生成
(4)d
(5) 酸溶
【详解】(1)“酸溶”前,粉碎处理炼锌废渣,能增大反应物的接触面积,加快反应速率,使反应更充分。故填:增大反应物的接触面积,加快反应速率,使反应更充分。
(2)金属锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气,该反应的化学方程式为:;该反应是由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的反应,基本反应类型属于置换反应;操作的目的是除去难溶性固体杂质,该操作名称是过滤;玻璃棒在过滤中的作用是引流,防止液体洒出。故填:;置换反应;过滤;引流,防止液体洒出。
(3)氢氧化铁为红褐色沉淀,所以沉铁过程的现象是有红褐色沉淀生成。故填:有红褐色沉淀生成。
(4)由图2可知,在时钴离子去除率最高,而钴离子去除率越高,得到的产物钴含量越高,所以温度应该控制在内。故选:d。
(5)沉铜中,与反应,根据质量守恒定律,化学反应前后元素种类不变,生成沉淀和;因为“酸溶”步骤需要稀硫酸,所以可用于酸溶工序。故填:;酸溶。
9.(2026·广西贵港·一模)海洋是巨大的化学资源宝库,从海水中提取镁的工艺流程如图所示:
回答下列问题:
(1)高温煅烧贝壳前需将贝壳粉碎,目的是 。
(2)步骤①反应 (填“放热”或“吸热”)。
(3)步骤②中操作a的名称是 。
(4)步骤③反应的化学方程式为 。
(5)步骤④电解熔融状态的化学方程式为,该反应的基本类型为 。
(6)该工艺选择石灰乳将海水中的转化为,而不选用NaOH的理由是 (写一点)。
【答案】(1)加快反应速率(合理即可)
(2)放热
(3)过滤
(4)
(5)分解反应
(6)石灰乳价格便宜(合理即可)
【详解】(1)高温煅烧贝壳前需将贝壳粉碎,目的是加快反应速率;
(2)步骤①中氧化钙与水反应生成氢氧化钙,反应放热;
(3)操作a将沉淀(Mg(OH)2)与溶液分离,名称为过滤;
(4)步骤③氢氧化镁和稀盐酸反应生成氯化镁和水,反应的化学方程式为:;
(5)由反应的化学方程式可知,该反应符合“一变多”的特点,属于分解反应;
(6)该工艺选择石灰乳将海水中的转化为,而不选用NaOH的理由是石灰乳价格便宜。
10.(2025·四川内江·三模)主要用于化学镀镍()、生产电池等,可由电镀废渣(除含金属外,还含有、杂质)为原料获得。有关工艺流程如下:
已知:室温时,pH=2.7时开始转化为沉淀,pH=3.5时完全转化为沉淀,pH=6.9时开始生成沉淀。
(1)“酸浸”时Ni与硫酸反应转化为,写出该反应的化学方程式: 。
(2)“氧化”时发生的反应为,将亚铁离子转化为铁离子,用过氧化氢做氧化剂的优点是 。
(3)“除铁”时,需控制溶液pH的范围为 。
(4)“沉镍”时生成沉淀的反应为 (用化学方程式表示)。
(5)资料显示结晶水合物的形态与温度有如表关系。
温度
低于30.8℃
30.8℃~53.8℃
53.8℃~280℃
高于280℃
晶体形态
多种结晶水合物
流程中“一系列操作”的步骤为:向中加入 溶液,至恰好完全溶解;蒸发浓缩、控制温度在 ℃结晶、过滤、洗涤并晾干。
【答案】(1)
(2)不产生新的杂质
(3)3.5 ≤ pH<6.9
(4)
(5) 硫酸 至30.8℃~53.8℃
【详解】(1)“酸浸”时,Ni与稀硫酸发生置换反应,生成NiSO4和H2,反应的化学方程式为Ni+H2SO4=NiSO4+H2↑
(2)过氧化氢做氧化剂,反应后生成水,不会引入新的杂质,也不污染环境;
(3)“除铁”要使Fe2(SO4)3完全转化为Fe(OH)3沉淀,且不能让NiSO4开始生成Ni(OH)2沉淀,已知pH=3.2时Fe2(SO4)3完全转化为Fe(OH)3沉淀,pH=6.9时NiSO4开始生成Ni(OH)2沉淀,所以需控制溶液pH的范围为3.2≤pH<6.9;
(4)“沉镍”时,NiSO4与Na2CO3反应生成NiCO3沉淀和Na2SO4,化学方程式为NiSO4+Na2CO3=NiCO3↓+Na2SO4;
(5)要将NiCO3转化为NiSO4,可加入稀硫酸,发生反应NiCO3+H2SO4=NiSO4+H2O+CO2↑;由表格可知,要得到NiSO4•6H2O,需控制温度在30.8℃~53.8℃,所以在蒸发浓缩后,应降温至30.8℃~53.8℃结晶,然后过滤、洗涤并晾干。
11.(2025·山东烟台·中考真题)某化学兴趣小组利用工业废镍材料(含有金属镍及少量Fe、Cu、)回收金属镍(Ni),设计流程如下图所示(部分产物略去)。回答下列问题:
【查阅资料】①“转化”过程中发生的反应:;
②“除铁”过程中,可以通过调节溶液pH,使溶液中的硫酸铁生成沉淀,而硫酸镍不生成沉淀。
(1)“酸浸”过程中Ni与稀硫酸反应的化学方程式是 ,此反应的基本反应类型是 。酸浸后,滤渣的成分是 。
(2)“除铁”过程中,生成沉淀,该反应的化学方程式是 。
(3)“置换”过程中,生成镍的化学方程式是 。铁粉能置换出镍,说明铁的金属活动性比镍 。
【答案】(1) 置换反应 Cu
(2)
(3) 强
【详解】(1)根据流程图,“酸浸”后产生了,则Ni与稀硫酸反应生成硫酸镍()和氢气,化学方程式为;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,基本反应类型是置换反应。废镍材料中Cu在金属活动性顺序表H之后,不与稀硫酸反应,铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁和水,所以酸浸后滤渣成分是Cu。
(2)转化过程将亚铁离子全部转化为铁离子,则形成的是硫酸铁。硫酸铁与氢氧化钠反应生成氢氧化铁沉淀和硫酸钠,化学方程式为。
(3) 滤液中含硫酸镍,加入铁粉发生置换反应,生成硫酸亚铁和镍,化学方程式为。 铁粉能置换出镍,说明铁的金属活动性比镍强。
12.(2025·广西·中考真题)废旧电池的回收利用可有效避免环境污染和资源浪费。从废锌镍电池负极片(主要成分为ZnO、Zn、铜网等)中回收ZnO的一种流程如图所示。
回答下列问题:
(1)“酸溶”前,将负极片变成固体粉末的目的是 。
(2)铜块能制成铜网是利用了铜的 (填“延展性”或“导热性”)。
(3)将“酸洗”和“酸溶”后的溶液混合的目的是 。
(4)“沉锌”时主要发生反应的化学方程式是Na2CO3+ZnCl2=ZnCO3↓+2NaCl,该反应属于___________(填字母序号)。
A.化合反应 B.分解反应 C.置换反应 D.复分解反应
(5)若过滤后未洗涤沉淀,沉淀表面会附着杂质,杂质的主要成分是 。
(6)铜的金属活动性比锌的 (填“强”或“弱”),结合流程说明依据: 。
【答案】(1)增大反应物接触面积,加快反应速率,使反应更充分
(2)延展性
(3)提高锌元素的利用率
(4)D
(5)NaCl
(6) 弱 “酸洗”时铜网表面的粉末(含Zn等)中锌能反应而铜不反应(或流程中锌能溶解在酸中,铜不能等合理依据)
【详解】(1)将负极片变成固体粉末可以增大反应物接触面积,加快反应速率,使反应更充分;
(2)金属具有延展性,可以被加工成各种形状,铜块能制成铜网是利用了铜的延展性;
(3) “酸洗”和“酸溶”后的溶液中都含有锌元素相关的物质,将二者混合的目的是使锌元素充分回收利用,提高锌元素的利用率;
(4)碳酸钠和氯化锌两种化合物互相交换成分生成碳酸锌沉淀和氯化钠,符合复分解反应的特征,所以该反应属于复分解反应,故选D;
(5)根据“沉锌”时的反应:,过滤后碳酸锌沉淀表面会附着反应生成的氯化钠溶液,所以杂质的主要成分是NaCl;
(6)铜的金属活动性比锌的弱;依据流程,在“酸溶”过程中,固体粉末中的锌能与酸反应,而铜网不与酸反应(铜网在酸洗和整个流程中化学性质稳定,不与酸和其他物质发生反应从而分离出来),说明铜的金属活动性比锌弱。
13.(2025·河北石家庄·模拟预测)金属钴(Co)在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣中除残余的锌外,还常含有铜、铁、钴三种金属的氧化物(钴在氧化物中显+2价)。从废渣中提取钴的工艺如图1(部分工艺及试剂省略)。
(1)“酸溶”前,粉碎处理炼锌废渣的目的是 。
(2)“酸溶”中,钴的+2价氧化物与稀硫酸反应的化学方程式为 。
(3)“沉铜”中,与反应,生成沉淀和 (写化学式),该物质可用于 (填“酸溶”“沉铁”或“沉钻”)工序。
(4)操作1~3的目的是除去难溶性固体杂质,该操作名称是 。
【答案】(1)增大反应物的接触面积,使反应更快、更充分
(2)
(3) 酸溶
(4)过滤
【详解】(1)“酸溶”前,粉碎处理炼锌废渣的目的是增大反应物的接触面积,使反应更快、更充分;
(2)“酸溶”中氧化钴与稀硫酸反应生成硫酸钴和水,化学方程式为;
(3)根据质量守恒定律,化学反应前后元素种类不变,则“沉铜”中,与反应,生成沉淀和硫酸,其化学式为;硫酸可用于酸溶工序,继续溶解炼锌废渣;
(4)操作1~3的目的是除去难溶性固体杂质,则该操作名称是过滤。
14.(2025·甘肃武威·中考真题)为减缓全球变暖趋势,我国力争在2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。碳捕集是实现“碳中和”的措施之一,其工艺流程如下图所示。
(1)溶液以喷淋方式加入,目的是 ,发生反应的化学方程式为 。
(2)操作a为 。
(3)固体A的名称为 ;反应①属于 (填“放热”或“吸热”)反应。
(4)该流程中除了外,还可循环利用的物质是 。
(5)践行低碳行动的有效措施有 (写一种即可)。
【答案】(1) 增大反应物之间的接触面积,使反应更快更充分
(2)过滤
(3) 碳酸钙 放热
(4)/氢氧化钠
(5)绿色出行或植树造林或使用清洁能源(其它合理答案均可)
【详解】(1)NaOH溶液以喷淋方式加入,目的是:增大反应物之间的接触面积,使反应更快更充分;
二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水,该反应的化学方程式为:;
(2)操作a实现了固液分离,名称是过滤;
(3)碳酸钠与氢氧化钙反应生成碳酸钙和氢氧化钠,故固体A的名称是碳酸钙;
反应①为氧化钙和水反应生成氢氧化钙,该反应属于放热反应;
(4)该流程中,氢氧化钠既是反应物,又是生成物,可以循环利用;
(5)践行低碳行动的有效措施有绿色出行,使用清洁能源,减少化石燃料的使用,减少二氧化碳的排放,还可以植树造林,增加二氧化碳的吸收,减少二氧化碳的含量。
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专题11 工业流程图题型的解题方法与技巧
考●向●破●译
考向01 金属资源回收与冶炼
典例引领
【典例01】(1)增大反应物的接触面积,使反应更充分
(2)(或)
(3)
(4)化学
(5) 制铁锅 刷油漆(其他合理答案均可)
变式演练
【变式01】(1)闪速
(2) 吸收
(3) 石灰乳中的浓度更大,能吸收更多
(4)
(5)ab
【变式02】(1)过滤
(2)
(3)AB
【变式03】(1)导热性
(2)在底座表面喷一层油漆
(3)酸雨
(4)铜
(5) 引流 较大
(6)
(7) 作保护气,防止镁和钛在高温下被氧化 能,理由是:在金属活动性顺序中,钠的金属活动性强于镁,镁能置换出钛,则钠也可以置换出钛
考向02 海水资源综合利用类
典例引领
【典例01】(1)加快溶解速率
(2) 滤纸破损
(3)较多固体
变式演练
【变式01】(1)沸点
(2)C
(3)蒸发结晶
(4) 饱和
(5) 能够更好的富集镁元素,节约成本(合理即可) 2HCl+Mg(OH)2=MgCl2+2H2O
(6)氨气溶解度大且溶液呈碱性,可以促进二氧化碳的吸收,提高产率
【变式02】(1)蒸发
(2)不会
(3)
(4)CD
(5)NaHCO3、NH4Cl
【变式03】(1)Mg(OH)2/氢氧化镁
(2)除去过量的氢氧化钠和碳酸钠
(3)过滤
(4)2Mg+TiCl4Ti+2MgCl2
考向03 无机物制备类
典例引领
【典例01】BD
变式演练
【变式01】(1)硬度大(或难溶于水等)
(2)增大反应物的接触面积,使反应更充分
(3) 复分解反应 SiO2
(4)
(5)氨气/NH3
(6)CD
(7) 烧杯 漏斗
【变式02】(1)增大反应物的接触面积,加快反应速率
(2)玻璃棒
(3)Zn2+、Fe3+
(4)Fe 2(SO4)3;2FeSO4
(5)冷却结晶
(6)
【变式03】(1)搅拌
(2)
(3)
2
(4)
考向04 工业三废处理与环保类
典例引领
【典例01】(1)CaO
(2)增大反应接触面积,加快反应速率
(3)引流
(4)/
(5)降低
变式演练
【变式01】(1) 过滤 混合物
(2)
(3)除去混合气体中的
(4) 化合
(5)增大石灰浆与气体的接触面积,使反应更快、更充分
【变式02】(1)用磁铁吸引
(2)
(3)、、
(4)回收利用,节约资源
【变式03】(1)MgCO3+2HCl=MgCl2+CO2↑+H2O;
(2) Fe 废渣溶解充分,提高原料的浸出率
(3)5.0≤pH<8.5
(4)b
考向05 副产品/生物质综合利用类
典例引领
【典例01】(1)稀硫酸
(2) 锌粉的接触面积更大,反应更充分
(3)硫酸铜已除尽,增加的锌粉仅与硫酸镉反应
(4)过滤
变式演练
【变式01】(1) 化学 KOH 过滤 物理
(2) -2 B 521.5 低于
(3)使方解石和聚乙烯、粘合剂充分混合
(4)盐酸
【变式02】(1)酸
(2)过滤
(3)ac
【变式03】(1)分子在不断运动
(2)CO2+H2O=H2CO3
(3)C
(4)缺铁性贫血
(5)透气性好
(6)清除可燃物
(7)除去泥土
(8)Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl
(9)化学变化
(10)白色污染
题●型●训●练
1.B
2.(1)C
(2)酸
(3)
(4)硫酸钡、氢氧化铁
(5)温度较高时,易分解,且蒸发结晶时易导致氯化钠杂质析出
3.(1)+3
(2)过滤
(3)复分解
(4)
(5)HCl、H2
4.(1)玻璃棒
(2)增大接触面积,反应更快更充分
(3)MgCO3+H2SO4=MgSO4+CO2↑+H2O(合理即可)
(4)Na2CO3
(5)取最后一次洗涤后的滤液,先滴加稀盐酸,再滴加BaCl2溶液,无现象,说明已经洗干净(合理即可)
5.(1) 延展 做保护层,防止钼被氧化
(2) 增大反应物间的接触面积,使反应更快、更充分 SO2
(3) 玻璃棒 过滤
(4)氮肥
(5)
(6)浓氨水
6.(1)过滤
(2) Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4+2H2O CaCO3
(3)吸附水中的悬浮杂质,使杂质沉降,进一步净化水质
(4)取少量溶液Ⅱ于试管中,滴加硫氰酸钾(KSCN)溶液,若溶液不变血红色,则说明Fe3+已处理干净;若溶液变成血红色,则说明Fe3+未处理干净(合理即可)
7.(1)
(2)提高铁元素的浸出率
(3)加快过滤速率
(4) 、、
(5)在80℃水浴加热的条件下,向“滤液”中加入2.016g铁粉,搅拌反应2h后,过滤
(6)解:设该样品中硫酸亚铁的质量为y
y=0.76g
则该样品中硫酸亚铁晶体的质量为:
则该样品的纯度为:
答:该样品的纯度为92.7%
8.(1)增大反应物的接触面积,加快反应速率,使反应更充分
(2) 置换反应 过滤 引流,防止液体洒出
(3)有红褐色沉淀生成
(4)d
(5) 酸溶
9.(1)加快反应速率(合理即可)
(2)放热
(3)过滤
(4)
(5)分解反应
(6)石灰乳价格便宜(合理即可)
10.(1)
(2)不产生新的杂质
(3)3.5 ≤ pH<6.9
(4)
(5) 硫酸 至30.8℃~53.8℃
11.(1) 置换反应 Cu
(2)
(3) 强
12.(1)增大反应物接触面积,加快反应速率,使反应更充分
(2)延展性
(3)提高锌元素的利用率
(4)D
(5)NaCl
(6) 弱 “酸洗”时铜网表面的粉末(含Zn等)中锌能反应而铜不反应(或流程中锌能溶解在酸中,铜不能等合理依据)
13.(1)增大反应物的接触面积,使反应更快、更充分
(2)
(3) 酸溶
(4)过滤
14.(1) 增大反应物之间的接触面积,使反应更快更充分
(2)过滤
(3) 碳酸钙 放热
(4)/氢氧化钠
(5)绿色出行或植树造林或使用清洁能源(其它合理答案均可)
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专题11 工业流程图题型的解题方法与技巧
内●容●导●航
第一部分 题型解码 高屋建瓴,掌握全局
题型概述 考向分类 技巧点拨
第二部分 考向破译 微观解剖,精细教学
典例引领 方法透视 变式演练
考向01 金属资源回收与冶炼类
考向02 海水资源综合利用类
考向03 无机物制备类
考向04 工业三废处理与环保类
考向05 副产品/生物质综合利用类
第三部分 题型训练 整合应用,模拟实战
题●型●解●码
题型概述
工业流程图题型是全国各地区中考化学的核心必考题型,近5年全国各地市考卷均有涉及,全国中考中,该题型分值占全卷总分的10%-20%,常与实验探究题共同构成中考化学的 “拉分双核心”,是区分中档与高分段的关键题型;该题型跳出了纯课本知识的机械记忆,以真实工业生产场景为载体,将初中化学核心知识点与工业生产实际结合,核心考查学生的信息提取能力、逻辑推理能力、知识迁移应用能力,是中考化学从 “知识考查” 转向 “能力考查” 的核心题型。
考向分类
考向01 金属资源回收与冶炼类
考向02 海水资源综合利用类
考向03 无机物制备类
考向04 工业三废处理与环保类
考向05 副产品/生物质综合利用类
技巧点拨
审→拆→答 三步解题法
审:审题抓核心,快速梳流程
1.寻找关键信息:原料、目标产物、核心操作或试剂;
2.梳理流程:原料→预处理→核心反应→提纯→产品,忽略无关细节;
3.圈画关键词,如“过量”、“适量”、“滤渣”、“滤液”。
拆:结合考点,拆解各环节
1.原料:流程起点,明确主要成分与杂质;核心考点:原料中核心元素、杂质离子的识别;
2.预处理:粉碎/研磨、酸浸/碱浸、焙烧等,让原料进入反应体系;核心考点:预处理的操作目的、基础反应方程式;
3.核心反应:置换、复分解、氧化还原、分解等反应,实现物质转化;核心考点:反应方程式书写、反应类型判断、试剂作用。
4.分离提纯:过滤、结晶、洗涤、干燥等,分离杂质与目标物质;核心考点:操作名称判断、操作目的、结晶方法选择;
5.目标产品:流程终点,明确最终要制备的纯净物;核心考点:产品纯度、产率分析、流程评价。
答:精准作答,对应设问类型
操作名称、试剂选择、目的作用、方程式书写、评价等。
考●向●破●译
考向01 金属资源回收与冶炼
典例引领
【典例01】(2025·四川·中考真题)利用赤铁矿石(主要成分为)炼铁的工艺流程示意图如下所示。回答下列问题:
(1)将矿石粉碎的目的是 。
(2)还原反应室中发生反应的化学方程式为 (任写一个)。
(3)催化反应室中发生的反应之一为。其中的化学式为 。
(4)燃烧室为还原反应室提供热量,其中的能量转化是将 能转化为热能。
(5)铁具有广泛的用途,举一例 。写出日常生活中防止铁制品生锈的一种方法 。
方法透视
解题思路
1.圈原料,审题干,圈画核心信息:原料、目标产品和已知信息;
2.首尾定主线,明确核心转化逻辑,只看原料和产品,确定核心反应和除杂逻辑;
3.按箭头方向逐框拆解,每步必问 3 个问题:
①这一步加入了什么试剂?上一步流入的物质有什么?区分主要成分和杂质;
②哪些物质会发生反应?写出核心化学方程式,判断生成物;
③反应后固体(滤渣)是什么?液体(滤液)是什么?杂质去了哪里?;
4.锁定核心操作,秒答基础送分题:
固液分离→操作名称:过滤;过滤后固体提纯→操作:洗涤、干燥;溶液中获得晶体→根据溶解度特性选择蒸发结晶/降温结晶;
5. 判断循环物质,突破中档题:箭头从流程中流出,又重新回到流程前端步骤的物质,才是循环物质;
答题模板
原材料预处理
①将矿石/废旧金属粉碎/研磨的目的:增大反应物接触面积,加快反应速率,使反应/酸浸更充分;
②酸溶:使原料中的活泼金属及金属氧化物与酸反应溶解,进入溶液,与不溶性杂质分离;
③焙烧/煅烧的目的:使原料中的矿物分解/氧化,转化为易溶于酸/碱的物质,便于后续提取。
试剂作用
①加入过量稀硫酸/稀盐酸的目的:使原料中的活泼金属/金属氧化物完全反应,充分溶解进入溶液;
②加入过量铁粉/锌粉的目的:使溶液中的××金属离子(如 Cu2+、Ag+)完全置换出来,回收金属;除去溶液中的过量H+,提高产品纯度;
③置换后加稀硫酸/稀盐酸的目的:除去滤渣中过量的活泼金属(如过量铁粉),提纯目标金属(如Cu);
操作
①分离固体和液体的操作X名称:过滤;
②用蒸馏水/冰水/饱和××溶液洗涤固体的目的:洗去固体表面附着的可溶性杂质,同时减少目标产品在洗涤过程中的溶解损失,提高产率;
③从 FeSO4/CuSO4/KNO3溶液中得晶体的操作:蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥;
④从NaCl溶液中得NaCl固体的操作:蒸发结晶;
成分判断及检验
①酸浸后过滤,滤渣的成分:不溶于酸的杂质 + 不与酸反应的金属/物质;
②检验固体是否洗涤干净的方法:取最后一次洗涤液少许于试管中,滴加 ×× 检验试剂,若没有出现 ×× 现象,则固体已洗涤干净;若出现 ×× 现象,则未洗涤干净;
③检验××金属离子是否完全反应的方法:静置,向上层清液中继续滴加少量××试剂,若没有沉淀/无明显现象,则 ×× 离子已完全反应;若有沉淀生成,则未完全反应;
反应条件的控制
①酸浸时温度不宜过高的原因:防止温度过高,某物质分解;
②反应过程中通入氮气/稀有气体的目的:作保护气,防止生成的金属单质被空气中的氧气氧化,提高产品纯度
工艺评价
① 原料为废旧金属/工业废渣,变废为宝,实现资源循环利用,环保;② 操作简单,反应条件温和,易于工业化实现;
③ 有物质循环利用,原料利用率高,生产成本低;
④ 无有毒有害物质排放,符合绿色化学理念
变式演练
【变式01】(2025·广东深圳·中考真题)铜具有重要战略价值。古代以黄铜矿(其主要成分为)为原料,运用火法炼铜工艺得到铜。现代在火法炼铜工艺的基础上发展出闪速炼铜工艺。对比二者原理如图:
(1)“闪速炼铜”速率远快于“火法炼铜”,由此可知,___________炼铜需要将黄铜矿颗粒粉末研磨得更细。
(2)火法炼铜中,持续向中鼓入空气并维持高温状态,这说明反应是___________(吸收/放出)热量,反应的化学方程式___________。
(3)反应生成的可用于工业制造一种酸,请写出这种酸___________(化学式);可被石灰乳吸收,请说明其吸收效果优于石灰水的原因:___________。
(4)火法炼铜中,炉渣是由2种物质化合生成的,请写出沙子提供的物质___________(填化学式)。
(5)对比火法炼铜,闪速炼铜的优势有___________(填序号)。
a.高温更少,节约能源 b.原料更少,节省成本 c.无污染
故选ab。
【变式02】(2025·四川德阳·中考真题)海水“晒盐”后剩下的“苦卤”也是宝贵的化学资源,其中主要是由氯、钠、镁、硫、钙、钾、溴等元素组成的盐。利用苦卤生产“国防元素”金属镁的工艺流程如图。
回答下列问题:
(1)“沉淀池”中分离出Mg(OH)2沉淀的操作名称是 。
(2)“溶解池”中发生反应的化学方程式为 。
(3)生产过程中,将“苦卤”中的MgCl2先转化为Mg(OH)2,再将Mg(OH)2重新转化为MgCl2,其目的是_____(填标号)。
A.富集MgCl2 B.提纯MgCl2 C.没有任何价值
【变式03】(2025·辽宁沈阳·三模)金属材料在日常生活、工农业生产、航空航天等领域中都有非常重要的应用。
Ⅰ.铁及铁的合金
(1)日常生活中用的铁锅、烧水壶等炊具主要利用了铁的 。
(2)农业机械化为粮食丰收提供了保障。农用机械设备的底座常用生铁制造,为防止底座生锈常采用的措施是 。
Ⅱ.铜及铜的合金
(3)黄铜矿的主要成分是,根据其主要成分的组成元素,推断用黄铜矿炼铜过程中可能导致的环境问题是 。
(4)青铜是金属冶铸史上最早的合金,其主要成分是铜和锡。表中的A和B分别表示铜和青铜中的一种。《吕氏春秋》记载:“金(铜)柔锡柔,合两柔则刚”,据此判断A是 。(注:硬度以金刚石的硬度为10作标准,1表示很软,10表示很硬)
物质
A
B
硬度
2.5~3
5~6.6
Ⅲ.钛及钛合金
钛及其合金在航空航天领域的应用非常广泛,下图是以钛铁矿为主要原料冶炼金属钛的生产工艺流程。
已知:钛铁矿主要成分为钛酸亚铁(),绿矾的化学式为。
(5)上述流程中多次用到过滤,在实验室进行过滤操作时玻璃棒的作用是 。溶液Ⅰ通过冷却结晶可以得到绿矾,说明其溶解度受温度影响 (填“较大”或“不大”)。
(6)溶液Ⅱ的主要溶质为,加热时与水发生反应,经过滤得到,写出该反应的化学方程式: 。
(7)流程图中最后一步反应为,此反应需要在Ar氛围下进行,其中Ar的作用是 ;你认为在该流程中能否用金属钠代替镁制取钛,并说明理由: 。
考向02 海水资源综合利用类
典例引领
【典例01】(2024·四川达州·中考真题)海水中含有丰富的化学资源,可提取食盐。下图是粗盐提纯的部分流程,粗盐中的杂质有泥沙、氯化钙、氯化镁,回答下列问题。
(1)粗盐溶解时,玻璃棒的作用是 。
(2)过滤后,滤渣中除泥沙外,还含有 (填化学式);若滤液仍然浑浊,原因可能是 (任写一条即可)。
(3)蒸发时,当蒸发皿中出现 时即停止加热。
方法透视
解题思路
1.抓首尾,定核心目标:圈原料、圈目标产品
2.拆流程,分环节理清逻辑:海水类流程固定分为5个标准化环节,逐环节拆解,每一步只问 3 个问题:加了什么?发生了什么反应?杂质去了哪?
标准环节
核心作用
重点关注内容
预处理富集
把海水中低浓度的目标离子富集,提高浓度
富集的方法、加入试剂的作用
除杂沉淀
加入试剂,把杂质离子转化为沉淀除去
过量试剂的作用、沉淀的成分
固液分离
过滤分离沉淀和溶液
操作名称、滤渣/滤液成分
核心转化
通过反应把富集的物质转化为目标产品
反应方程式、反应条件
产品提纯
结晶、洗涤、干燥得到纯净产品
结晶方法选择、洗涤的目的
3.圈题眼,锁定关键得分点重点:圈画题干和流程中的 3 类关键信息,90% 的难题题眼都在这里:
①过量试剂:圈出所有 “过量” 的试剂,过量的试剂一定会在后续步骤中除去,也是滤渣/滤液成分判断的核心;
②已知信息:重点标注溶解度曲线、离子沉淀 pH 范围、物质热稳定性,是结晶方法、pH 控制的判断依据;
③回头箭头:箭头从流程末端回到前端的物质,就是循环利用物质,是高频送分考点。。
答题模板
1.固体和液体分离过滤。
2.从 NaCl 溶液中得到精盐蒸发结晶。
3.从 MgCl₂溶液中得到无水 MgCl₂蒸发浓缩、蒸发结晶。
4.加入过量 ×× 试剂完全除去溶液中的 ×× 离子/杂质。
5.循环使用:提高原料利用率,降低成本,绿色环保。
6.粗盐除杂:加过量BaCl₂除去SO₄²⁻;加过量NaOH除去Mg²⁺;加过量Na₂CO₃除去Ca²⁺和过量Ba²⁺;
7.该流程的优点:原料来源广泛(海水),生产成本低,镁元素富集效率高,符合绿色化学理念。
注意点
1.NaCl 一定用蒸发结晶(溶解度受温度影响小);
2.BaCl₂一定要在Na₂CO₃之前加入,否则无法除去过量的BaCl₂。
3.过滤后再加盐酸,除去过量OH⁻、CO₃²⁻。
4.滤渣或滤液一定要考虑加入的过量试剂。
变式演练
【变式01】(2025·山东烟台·模拟预测)化学兴趣小组的同学们以“海洋资源的综合利用”展开了研究学习。在学习过程中建构的海水综合利用的部分工艺流程图如下:
【海水淡化】
(1)蒸馏法是一种海水淡化方法,它是利用各物质的___________不同将物质进行分离。
(2)如图是膜分离法淡化海水的原理,下列说法不正确的是___________(填字母代号)。
A.膜分离法是分离混合物的一种方法
B.膜分离法可以浓缩海水中的盐类物质
C.膜分离法的目的是除去海水中的不溶物
【海水晒盐】
(3)从海水中获得粗盐的方法是___________(填“蒸发结晶”或“降温结晶”)。
(4)粗盐提纯可以采用物理和化学方法除去粗盐中的MgCl2、Na2SO4和CaCl2等可溶性杂质。
①物理方法:用NaCl溶液浸洗粗盐,溶解其中可溶性杂质,则浸洗溶液应选用NaCl的___________(填“饱和”或“不饱和”)溶液。
②化学方法:操作步骤依次为:加水溶解→加过量NaOH溶液→加过量BaCl2溶液→加过量试剂a→过滤→加适量盐酸→蒸发结晶,试剂a是___________(填化学式)溶液。
【海水提镁】
(5)向卤水中加入石灰乳制取氢氧化镁,比直接向海水中加入石灰乳的优势是___________,其中发生中和反应的化学方程式为___________。
【海水制碱】
(6)向饱和精制盐水中先通入氨气,后通入二氧化碳生成碳酸氢钠和氯化铵,这样操作的原因是___________。
【变式02】(2025·重庆·三模)海水是宝贵的自然资源,除NaCl外还含MgCl2、CaCl2等,如图是某化工厂利用海水制纯碱和镁的过程(部分产物和流程已略去)。
已知:反应④为NaCl+H2O+CO2+NH3=NaHCO3↓+NH4Cl,常温下NaHCO3溶解度较小
(1)海水晒盐的原理是______(填“蒸发”或“降温”)结晶。
(2)①中的石灰乳换成生石灰______(填“会”或“不会”)影响镁的产量。
(3)②中发生中和反应的化学方程式为______。
(4)下列说法正确的是______(填序号)。
A.反应③中将化学能转化为电能
B.将粗盐溶解、过滤、蒸发结晶即可得到纯净的NaCl
C.反应④⑤常用来制备纯碱,该工艺中CO2可循环利用
D.③和⑤属于分解反应
(5)母液II中的溶质除NaCl外还含______(填化学式)。
【变式03】(2025·四川眉山·二模)海洋是巨大的资源宝库,海水综合利用的部分工艺流程图如图。请回答以下问题:
(1)粗盐含有的主要杂质为MgCl2、CaCl2,则固体B的主要成分是_____和CaCO3。
(2)步骤①加入适量盐酸的目的是_____。
(3)步骤②中加入石灰乳充分反应后,还需进行的操作是_____。
(4)钛被称为航空金属,常用于建造空间站。工业上利用步骤④制备金属钛,其反应的化学方程式为_____。
考向03 无机物制备类
典例引领
【典例01】(2025·山东潍坊·中考真题)碳酸锂(Li2CO3)是制造锂离子电池的重要原料。一种由锂辉石精矿(主要成分为LiAlSi2O6,还含有少量的MgO、CaO等)制取碳酸锂的工艺流程如下图所示。
【查阅资料】①锂辉石焙烧时,LiAlSi2O6分解为LiAlO2和SiO2,SiO2不溶于水也不与稀硫酸反应;②LiAlO2能与硫酸反应生成Li2SO4和Al2(SO4)3;③Li2CO3微溶于水,且溶解度随温度升高而减小。下列说法错误的是
A.酸浸槽中溶液含四种金属阳离子
B.除杂池产生的滤渣只有碳酸钙
C.沉锂池中发生的化学反应是Li2SO4+Na2CO3=Li2CO3↓+Na2SO4
D.洗涤应控制在低温下进行
方法透视
解题思路
1.审题干,抓 3 个核心锚点:锚定原料、锚定目标产品、锚定题眼信息。
2.首尾分析法,定核心转化主线:跳过中间复杂步骤,只看流程的开头(原料)和结尾(产品),明确原料中的核心元素,需要通过哪类反应转化为目标产品?原料中的杂质,需要通过什么方法除去?
3.逐段拆解流程,理清每步逻辑:
(1)进的是什么:这一步加入的试剂是过量还是适量?上一步流入的物质是什么?。
(2)发生了什么反应:哪些物质之间会发生反应?写出核心化学方程式,明确生成物是什么。
(3)出的是什么:反应后目标物质在滤液还是滤渣里?杂质转化成了什么?去了哪里?
4.锁定关键得分点,预判考点:
①看到固液分离→考点:过滤操作、玻璃棒作用;
②看到 “过量” 试剂→考点:加入目的、后续如何除去过量试剂;
③看到溶解度曲线→考点:结晶方法的选择;
④看到 pH 控制→考点:调 pH 的目的,除去哪些杂质离子;
⑤看到回头箭头→考点:循环利用物质的判断与作用;
⑥看到 “通入氮气/稀有气体”→考点:作保护气,防止产品被氧化。
答题模板
原料预处理
粉碎或研磨:增大接触面积,加快反应速率,使反应更充分。
搅拌:使反应物充分混合,加快溶解或反应速率。
水浸:可溶物溶解,与不溶物分离 。
酸浸:与酸反应溶解,除去杂质。
灼烧或煅烧:使固体分解、转化、除去可燃杂质。
核心转化
除杂原则:不增、不减、易分离。
过量试剂:完全除杂;缺点:后续需除去,浪费药品。
温度控制:防止分解、加快速率、提高转化率。
分离提纯
过滤:固液分离。
结晶:溶解度受温度影响小的用蒸发结晶;溶解度受温度影响大的用降温结晶。
调pH:防止金属离子转化为难溶性碱;中和过量的酸或碱,便于后续结晶或分离;防止产品溶解,提高纯度。
洗涤:洗去可溶性杂质;溶解度受温度影响大的物质可用冰水洗涤减少损耗,最佳洗涤方法是用饱和溶液洗。
干燥:除去水分。
循环利用
找循环:回头箭头的物质
作用:提高原料利用率、降低成本、减少污染
该制备流程的优点
① 原料廉价易得,来源广泛;② 反应条件温和,操作简单安全;③ 原料利用率高,有物质循环利用,生产成本低;④ 无污染物排放,符合绿色化学理念;⑤ 产品纯度高、产率高
变式演练
【变式01】(2025·四川绵阳·中考真题)碳酸钙是常见的化工原料,常作补钙剂,也可作为牙膏中的摩擦剂。以石灰石(主要成分是CaCO3,含有少量的Fe2O3、Al2O3及SiO2等杂质)为原料制备高纯碳酸钙的工艺流程示意图如下。
已知:SiO2不溶于水,不与盐酸反应。回答下列问题。
(1)根据碳酸钙可作摩擦剂,推测碳酸钙具有 (任写一点)的性质。
(2)利用“粉碎机”粉碎石灰石的目的是 。
(3)“酸浸”时发生的反应所属基本反应类型为 ,滤渣Ⅰ的成分为 。
(4)加入适量Ca(OH)2除去AlCl3和FeCl3,写出除去FeCl3的化学方程式 。
“沉钙”时发生反应的化学方程式为。
已知:NH3溶于水所得溶液呈碱性,CO2在碱性环境中溶解量增大。
(5)为使“沉钙”顺利进行,应先通入的气体是 。
(6)“沉钙”时还可以用___________(填字母)代替NH3。
A.NaCl B.Ca(OH)2 C.KOH D.NaOH
(7)若实验室分离NH4Cl溶液和CaCO3所用玻璃仪器有玻璃棒 、 。
【变式02】(2025·山东潍坊·中考真题)硫酸锌在防腐、医疗等方面用途广泛。一种由菱锌矿(主要成分是ZnCO3,含有少量的Fe2O3和SiO2等)制备硫酸锌的工艺流程如图所示。
已知:SiO2不溶于水,与硫酸、盐酸等酸均不反应。回答下列问题:
(1)菱锌矿预先粉碎处理,主要目的是 。
(2)实验室中进行“操作Ⅰ”用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和 。
(3)溶液A中含有的金属阳离子是 (用化学符号表示)。
(4)“转化”过程发生的主要反应如下,请将化学方程式补充完整 。
Zn+_______=ZnSO4+_______;
(5)其他条件相同时,不同温度下硫酸锌溶液结晶析出产物如图所示。溶液B经过蒸发浓缩、 、过滤、洗涤得到ZnSO4·7H2O。
(6)查阅资料知,ZnSO4·7H2O在加热条件下发生反应,温度不同,产物不同。取57.4gZnSO4·7H2O,加热至一定温度,充分反应后固体质量为35.8g,则最终所得含锌产物的化学式是 。(已知ZnSO4·7H2O的相对分子质量为287)
【变式03】(2025·四川广元·中考真题)硫酸亚铁广泛应用于医学、农业等领域。某工厂利用菱铁矿【主要成分是碳酸亚铁(),还含有少量的氧化铁()和二氧化硅()】为原料制备硫酸亚铁的工艺流程如图所示。
(1)上述流程中,粉碎和 都能加快反应速率。
(2)反应器Ⅰ中碳酸亚铁与稀硫酸发生复分解反应的化学方程式为 。
(3)该工厂配制质量分数为19.6%的稀硫酸10吨,需质量分数为98%的浓硫酸 吨。
(4)溶液甲中的溶质有、 (填化学式)和。
考向04 工业三废处理与环保类
典例引领
【典例01】(2025·河北·中考真题)高纯氧化钙是一种重要的化工原料。如图所示为小组同学以某工厂废渣(主要成分为,含少量和)为原料,在实验室制备高纯氧化钙的实验方案。
请回答下列问题:
(1)氧化钙的化学式为 。
(2)将废渣粉碎为细小颗粒的目的是 。
(3)步骤②中过滤时玻璃棒的作用是 。
(4)步骤③中反应的化学方程式为 (写一个即可)。
(5)以相同质量的废渣为原料,仅将步骤②中的石灰水换为氢氧化钠溶液,会使产品的产量 (填“提高”“不变”或“降低”)。
方法透视
解题思路
1.先抓 3 个关键信息:①废里有什么污染物(Cu²⁺、Fe³⁺、Hg²⁺、酸、碱、SO₂等);②要回收什么有用物质(金属、盐、水);③最终要达到什么标准(无毒、无害、可排放/可回收)。
2.逐步拆流程,只看3件事:①加了什么试剂(酸/碱/沉淀剂/铁粉);②发生了什么反应(中和/沉淀/置换/吸收);③分离出什么(滤渣=回收金属/沉淀;滤液=达标水);
3.锁定核心反应:①酸性废水:加碱中和(Ca (OH)2最常用);②碱性废水:加酸中和;
③重金属离子(Cu2+、Fe3+):加OH⁻ 沉淀;④回收金属:加活泼金属置换(Fe 最常考);⑤酸性废气:用碱液吸收(NaOH/石灰水);
4.找 “循环/回收”,答题必写:提高原料利用率,降低成本,绿色环保。
答题模板
1.中和酸性废水:加入熟石灰、生石灰、碳酸钙,中和废水中的酸,调节溶液至中性。
2.碱液吸收废气:吸收 ×× 气体,防止污染空气
3.调pH:使重金属离子转化为氢氧化物沉淀而除去。
4.过滤:分离固体沉淀和液体,除去废渣。
5.冰水洗涤:洗去杂质,减少产品溶解损失,提高产率
6.该流程优点:回收有用金属/资源,原料利用率高,减少污染物排放,绿色环保,降低成本。
变式演练
【变式01】(2025·广东深圳·一模)某工厂的废气中含有及粉尘。常用赤铁矿石(主要成分是)和石灰浆(主要成分是氢氧化钙)处理该废气,其工艺流程如下:(流程中每一步均完全反应)
请回答下列问题:
【查阅资料】能被吸收
(1)除尘器是利用带孔的滤筒除去悬浮在气体中的浮尘,该操作与___________(填操作名称)的原理相似。经过除尘器后的气体属于___________(填“纯净物”或“混合物”)。
(2)工厂废气经过上述处理,可有效减少空气污染。其中,通过沸腾炉可将CO除去,其反应的化学方程式为___________。
(3)沉淀室中加入石灰浆的目的是___________。
(4)氧化室内发生反应的化学方程式为___________,该反应属于___________(填反应类型)反应。
(5)吸收塔中,将石灰浆从顶端喷淋注入而不是直接倒入的原因是___________。
(5)吸收塔中,将石灰浆从顶端喷淋注入而不是直接倒入的原因是可增大石灰浆与气体的接触面积,使反应更快、更充分。
【变式02】(2024·黑龙江·中考真题)兴趣小组的同学们了解到是绘画颜料的成分之一,在老师的指导下,进行了从食品脱氧剂的废渣中提取氧化铁为项目主题的实践活动,并创作出“红梅图”作为项目成果进行展示。请结合如下实验流程回答问题。
温馨提示:①该食品脱氧剂废渣中含有和炭粉。
②控制溶液,可使完全沉淀。
(1)操作①中分离出铁粉的方法是 。
(2)步骤②中发生反应的化学方程式为 。
(3)滤液A中溶质的成分是 (填化学式)。
(4)生产生活中常利用废料提取所需物质的意义是 。
【变式03】(2024·江苏南通·中考真题)实验室以一种工业废渣(主要成分为MgCO3,含少量FeO、Fe2O3、Al2O3)为原料制备MgCO3。实验过程如下:
已知:①在溶液中,pH=5.0时AlCl3完全转化为Al(OH)3沉淀,pH=8.5时MgCl2开始生成Mg(OH)2沉淀。
②MgCl2在过量Na2CO3溶液中会生成Mg(OH)2沉淀。
(1)“酸溶”时,MgCO3与稀盐酸反应的化学方程式为 。
(2)“氧化”时发生的反应为2FeCl2+2HCl+H2O2═2FeCl3+2H2O。
①反应前后化合价发生变化的元素有O、 。
②“酸溶”时需加入稍过量的稀盐酸,原因可能是 (写一条)。
(3)“调pH”时,需控制溶液pH为 。
(4)“沉镁”时,为提高MgCO3的纯度,试剂加入顺序为 (填“a”或“b”)。
a.向Na2CO3溶液中逐滴加入MgCl2溶液 b.向MgCl2溶液中逐滴加入Na2CO3溶液
考向05 副产品/生物质综合利用类
典例引领
【典例01】(2025·安徽·中考真题)纳米氧化锌是一种新型高功能材料。工业上利用锌浸出液(主要含、和等)通过水热法制备纳米氧化锌,主要流程示意图如下:
已知:金属活动性顺序为(镉)。
回答下列问题:
(1)锌浸出液需先加酸调节,适宜加入的酸是_________(填“稀盐酸”或“稀硫酸”)。
(2)锌粉除铜、镉比锌粒效果好的原因是_________,除铜反应的化学方程式为_________。
(3)锌粉除铜、镉的试验结果如图所示。增加锌粉用量,铜的去除率不变,镉的去除率上升的原因是_________。
(4)水热合成后,“反应器2”中的混合物经_________(填操作名称)、洗涤、干燥得到产品。
方法透视
解题思路
1.审题干,锚定 2 个核心,即①锚定核心价值元素:最终产品里的核心元素是什么?这些元素来自原料中的哪个成分?(标注化学式)
②锚定最终目标:流程要制备的主产品是什么?副产物要实现什么利用价值?
2.首尾对应法,定核心转化主线:只看流程的开头(原料)和结尾(产品),跳过中间复杂步骤,明确核心转化逻辑;
3.按箭头方向逐框拆解,每一步都在试卷上标注清楚 3 个问题,彻底理清流程:①这一步加入了什么试剂/执行了什么操作?②核心价值元素发生了什么转化?(写出核心反应方程式,哪怕题干没问)③杂质去哪了?目标成分/产品在固体、液体还是气体中?
4.精准区分循环物质与可利用副产物:
①循环利用物质:箭头从流程末端/中间流出,又回到流程前端的物质,核心作用是提高原料利用率;
②可利用副产物:箭头只出不进,是流程中生成的、有二次利用价值的次要产品(区别于废弃物),核心考点是用途判断。
答题模板
1.将秸秆/稻壳/废渣粉碎/研磨的目的:增大反应物接触面积,加快反应/发酵速率,使反应/发酵更充分,提高原料利用率。
2.对生物质进行干燥/焙烧/炭化的目的:除去原料中的水分,使原料炭化/分解,富集核心价值元素,便于后续转化利用。
3.加入过量××试剂的目的:使原料中的××核心元素完全转化,提高原料利用率;或使 ×× 杂质完全除去。
4.该流程中生成的副产物 ××,可用于____(填用途):仅填写初中课本常见用途,例:
沼渣→有机肥料;NaCl→调味品/融雪剂/化工原料;CO2→气体肥料/灭火;NH3→制备氮肥。
5. 该流程对副产物进行综合利用的优点:实现资源的最大化利用,变废为宝,减少废弃物排放,降低生产成本,符合绿色化学理念。
6.该流程相比传统制备方法,突出的优点:以废弃物为原料,减少了环境污染,实现了资源的循环利用,降低了生产成本,符合可持续发展的理念;
7.从环保和资源利用的角度,评价该工艺流程 该流程以工业/农业废弃物为原料,实现了变废为宝,大幅提高了资源利用率;生产过程中无污染物排放,减少了对环境的污染;副产物可二次综合利用,完全符合绿色化学和可持续发展的要求
变式演练
【变式01】(2025·辽宁沈阳·二模)造纸术是我国古代的四大发明之一,现代造纸仍保留了古代造纸的核心技术。
I.植物纤维造纸
(1)古代
①步骤1:生石灰放入水中可迅速提升温度,此过程将___________能转化成热能;草木灰的主要成分 K2CO3,发生反应的化学方程式为:,则X的化学式为___________。
②古人造纸时用篾席捞浆相当于造纸流程中的___________(写具体操作名称)。
③步骤4 湿纸晒干主要发生了___________变化 (填“物理”或“化学”)。
(2)现代
与古法造纸流程比较:
①步骤 1:原料是纤维含量更高的秸秆或针叶木,加入硫化钠(Na2S)可软化纤维。Na2S 中Na的化合价为 +1,则S 的化合价为___________。若黑液中含硫物质直接排放会生成___________(填序号)等含硫的有害物质。
A. CO B. SO2 C. NH3
②用NaOH 替代生石灰与草木灰。生产NaOH的主要方法是电解饱和氯化钠溶液,同时还生成氢气和氯气(Cl2),反应的化学方程式为___________。
③配制 1000g NaOH饱和溶液模拟古代造纸,需NaOH(20℃时 NaOH 的溶解度为109g)的质量为___________g (精确到 0.1)。
④步骤4:晒干的改进方法之一是将150℃~300℃高温气流穿透湿纸页快速脱水;控制温度的目的之一是防止纸在干燥的过程中焦化,说明纸的焦化温度___________(填“低于”或“高于”) 300℃。
II.方解石造纸
(3)方解石的主要成分是CaCO3,它制得的纸不易撕破。根据流程图可知搅拌的作用是___________。
(4)这种纸回收再造时可用低浓度___________在短时间内溶解CaCO3,便于后续纤维分离。
【变式02】(2024·湖南·中考真题)酱油是我国传统调味品之一,已有3000多年历史。天然晒露法是传统的老法酱油的生产方法。以初夏开始制作为例,主要流程如下:
回答下列问题:
(1)“发酵”过程中,所取缸内样品呈______(填“酸”“中”或“碱”)性。
(2)“压榨”与化学基本实验操作中的______(填操作名称)有相似之处。
(3)下列有关说法正确的是______(多选,填字母)。
a“浸泡”目的是泡胀大豆,并除去杂物
b.铁强化酱油中“铁”可以预防佝偻病
c.天然晒露法得到成品的时间会受天气影响
【变式03】(2025·辽宁营口·模拟预测)化学无处不在。
I. 化学与节气
“二十四节气”被誉为“中国第五大发明”,它不仅是指导农耕生产的时间体系,更包含丰富的民俗现象。(下面图依次是:立春、谷雨、小满、大暑、白露、冬至。
(1)“立春”:万物复苏,春暖花开。闻到阵阵花香说明________ (从微观角度解释)。
(2)“谷雨”:时雨乃降,百果乃登。正常雨水的pH=5.6,与空气中的二氧化碳有关,写出涉及的化学方程式________。
(3)“小满”:小满不满,麦有一险。为了促进小麦生长需要追加肥料,下列肥料中属于农家肥的是________(填字母)。
A.尿素 B.碳铵 C.草木灰
(4)“大暑”:晒伏姜、喝伏茶、烧伏香。茶叶中含有铁、锌、氟、硒等人体所需元素,人体缺铁易引发的疾病是________。
(5)“白露”:白露满地,割谷拾棉。相比涤纶等化纤制品,棉织物具有________等优点。
(6)“冬至”:冬至到,吃饺子。关闭燃气阀门,燃气即可熄灭,其原理是________。
II. 化学与技术
塑料大量使用所带来的环境问题日益突出。某企业以农作物秸秆和淀粉等为原料生产可降解塑料,部分流程如图所示。分析思考,回答问题:
(7)风筛机的作用是________。
(8)浸泡池中发生反应的化学方程式是________;
(9)经挤出机塑化后,物料成分的物理和化学性质会有一定变化,过程中发生________(填“物理变化”或“化学变化”)。
(10)使用该塑料有助于解决的环境问题是________。
题●型●训●练
1.(2025·黑龙江大庆·中考真题)工业上用重晶石(主要成分为硫酸钡)制备碳酸钡的工艺流程如图所示。
下列说法错误的是
A.为了使焙烧更充分可将重晶石粉碎
B.反应1的化学方程式为BaSO4+4CBaS+4X↑,则物质X的化学式为CO2
C.操作1、操作2均用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒
D.反应2的基本反应类型为复分解反应
2.(2025·湖北武汉·中考真题)氯化镁产品大多数是黄褐色或白色固体,习惯称为卤片。某卤片的主要成分为,还含少量、NaCl和,以该卤片为原料生产的工艺流程示意图如下所示。
已知:①。
②时,氢氧化铁开始沉淀;时,氢氧化铁沉淀完全。
③时,氢氧化镁开始沉淀;时,氢氧化镁沉淀完全。
(1)配制50g质量分数为10%的氢氧化钠溶液,下图中的仪器不会用到的是_______(填标号)。
A. B. C.
(2)“沉铁”时,调节溶液,该溶液呈 性。
(3)加入适量氯化钡溶液可实现“脱硫”,反应的化学方程式为 。
(4)“滤渣”的成分为 。
(5)为制备,“一系列操作”中宜采用降温结晶,而不宜采用蒸发结晶,其原因是 (答两点)。
3.(2025·四川广安·中考真题)2025年,中国经济新动能澎湃发展,我国制造业向着高质量发展的航道稳健前行。制造业中的芯片用到的高纯度硅,可用石英砂(主要成分:SiO2,含少量其它杂质)为原料制得,制备过程中还可以回收金属铝和铁。其工艺流程如图:
已知:①SiO2不溶于水,且不与酸反应;②;
③其它杂质不溶于水也不参与反应。
回答下列问题:
(1)Al2O3中铝元素的化合价为 。
(2)在实验室中“操作1”的名称为 。
(3)“酸浸”步骤中发生的反应属于 反应(填基本反应类型)。
(4)写出焦炭与SiO2在高温条件下反应生成Si和CO的化学方程式 。
(5)该工艺流程中,可循环利用的物质: (填化学式)。
4.(2026·湖北·一模)碳酸镁广泛应用于防火涂料、印刷墨等领域,利用某废渣(含MgCO3、MgO和SiO2)制备碳酸镁晶体的工艺流程如下。已知:SiO2不溶于水也不与酸反应;MgCO3微溶于水。
(1)“酸溶槽”中搅拌器相当于实验室中的 (填一种仪器名称)。
(2)加入稀硫酸时常用“喷淋”的方式,其目的是 。
(3)“酸溶槽”中发生反应的化学方程式为 (任写一个)。
(4)“反应槽”中加入试剂X的化学式为 。
(5)为检验碳酸镁晶体是否洗涤干净,可使用的检验方法是 。
5.(2025·广东东莞·一模)金属材料在人类文明的发展中起着重要作用,钼(Mo)及其合金在冶金、电子、制药、航空等方面有着广泛的应用。
(1)如图探月工程四期“鹊桥二号”的天线由精细的镀金钼丝编制而成,发射时紧凑收拢,进入轨道后优雅打开。把钼拉成丝,利用了钼的 性。在化学性质比较活泼的钼丝表面镀金的目的是 。
工业以辉钼矿(主要成分为MoS2及少量的Fe2O3)为原料制备金属钼的主要流程如图:
(2)在焙烧炉中,从上部加入的矿石要粉碎处理,其目的是 。炉内主要反应2MoS2+7O22MoO3+4X,X的化学式为 。
(3)反应器1中浓氨水可以溶解粗产品MoO3。搅拌器相当于实验室中的 (填一种仪器名称)。要实现废渣和溶液的分离,需要进行的主要操作是 (填操作名称)。
(4)反应器2中发生的是复分解反应,Y溶液中的溶质在农业可用作 。
(5)反应器3中发生反应的化学方程式为 。
(6)为减少废气X对环境的影响,可用上述流程中的 进行吸收。
6.(2025·甘肃兰州·二模)电镀厂以及制药厂常会产生酸性废水(含H2SO4、Fe3+以及悬浮物)。酸性废水的处理方法包括中和法、生物处理、膜分离等等,而中和法是最常用的酸性废水处理方法。以下是某电镀厂酸性废水处理流程。
资料:①格栅的作用是除去水中的树枝、塑料等悬浮物。
②Fe3+遇硫氰酸钾(KSCN)溶液会变成血红色,Fe2+与硫氰酸钾不反应、不显色。
③聚合氯化铝(PAC)可在水中生成Al(OH)3胶体,是一种絮凝剂。
回答下列问题:
(1)格栅的作用类似于化学实验操作 (填操作名称);
(2)中和池中发生的中和反应方程式为 ;废渣Ⅲ中的主要成分是 (填化学式);
(3)中和池处理后加入聚合氯化铝的作用是 ;
(4)如何检验溶液Ⅱ中Fe3+是否处理干净?(写出具体方法)。
7.(2025·江苏扬州·二模)硫酸亚铁广泛应用于医学、农业等领域。以钕铁硼二次废渣(主要含等)为原料制备硫酸亚铁晶体的实验流程如图:
(1)“酸浸”时,使用过量的稀硫酸溶解废渣,发生的反应方程式有①;② 。
(2)将“滤渣”返回“酸浸”工序,其目的是 。
(3)与普通过滤相比,使用图1装置进行过滤的优点是 。
(4)滤液中的阳离子有 ,向滤液中“加一定质量的Fe粉”可以将转化为,化学方程式为 。
(5)固定其他条件不变,反应温度、反应时间、铁粉过量系数【】分别对“滤液”中还原率(转化为的百分率)的影响如图2、图3、图4所示。
结合图像和数据,设计由100g“滤液”【其中质量分数为12%】制备溶液的实验方案: 。
制得溶液在真空蒸发仪中蒸发、在冰水浴中冷却结晶、过滤,得到硫酸亚铁晶体。
(6)测定硫酸亚铁晶体样品纯度
准确称取1.500g硫酸亚铁晶体(的相对分子质量为278)样品溶于水,与硫酸酸化的溶液完全反应,消耗的质量为0.158g。
已知:该样品的纯度为 (精确到0.1%)。(请写出计算过程)
8.(2025·广东清远·二模)钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含有铜、铁、钴的+2价氧化物及金属锌。从废渣中提取钴的工艺如图1。
(1)“酸溶”前,粉碎处理炼锌废渣的目的是 。
(2)“酸溶”中,金属锌与稀硫酸反应的化学方程式为 ,该反应属于 (填基本反应类型)。操作的目的是除去难溶性固体杂质,该操作名称是 ,玻璃棒在该操作中的作用是 。
(3)“沉铁”中发生反应的化学方程式是,则沉铁过程的现象是 。
(4)沉钴中,钴离子去除率越高,得到的产物钴含量越高。根据图2可知,温度应该控制在 内(填字母)。
a. b. c. d.
(5)沉铜中,与生成沉淀和 (填化学式),该物质可用于 (填“酸溶”“沉铁”或“沉钴”)工序。
9.(2026·广西贵港·一模)海洋是巨大的化学资源宝库,从海水中提取镁的工艺流程如图所示:
回答下列问题:
(1)高温煅烧贝壳前需将贝壳粉碎,目的是 。
(2)步骤①反应 (填“放热”或“吸热”)。
(3)步骤②中操作a的名称是 。
(4)步骤③反应的化学方程式为 。
(5)步骤④电解熔融状态的化学方程式为,该反应的基本类型为 。
(6)该工艺选择石灰乳将海水中的转化为,而不选用NaOH的理由是 (写一点)。
10.(2025·四川内江·三模)主要用于化学镀镍()、生产电池等,可由电镀废渣(除含金属外,还含有、杂质)为原料获得。有关工艺流程如下:
已知:室温时,pH=2.7时开始转化为沉淀,pH=3.5时完全转化为沉淀,pH=6.9时开始生成沉淀。
(1)“酸浸”时Ni与硫酸反应转化为,写出该反应的化学方程式: 。
(2)“氧化”时发生的反应为,将亚铁离子转化为铁离子,用过氧化氢做氧化剂的优点是 。
(3)“除铁”时,需控制溶液pH的范围为 。
(4)“沉镍”时生成沉淀的反应为 (用化学方程式表示)。
(5)资料显示结晶水合物的形态与温度有如表关系。
温度
低于30.8℃
30.8℃~53.8℃
53.8℃~280℃
高于280℃
晶体形态
多种结晶水合物
流程中“一系列操作”的步骤为:向中加入 溶液,至恰好完全溶解;蒸发浓缩、控制温度在 ℃结晶、过滤、洗涤并晾干。
(5)要将NiCO3转化为NiSO4,可加入稀硫酸,发生反应NiCO3+H2SO4=NiSO4+H2O+CO2↑;由表格可知,要得到NiSO4•6H2O,需控制温度在30.8℃~53.8℃,所以在蒸发浓缩后,应降温至30.8℃~53.8℃结晶,然后过滤、洗涤并晾干。
11.(2025·山东烟台·中考真题)某化学兴趣小组利用工业废镍材料(含有金属镍及少量Fe、Cu、)回收金属镍(Ni),设计流程如下图所示(部分产物略去)。回答下列问题:
【查阅资料】①“转化”过程中发生的反应:;
②“除铁”过程中,可以通过调节溶液pH,使溶液中的硫酸铁生成沉淀,而硫酸镍不生成沉淀。
(1)“酸浸”过程中Ni与稀硫酸反应的化学方程式是 ,此反应的基本反应类型是 。酸浸后,滤渣的成分是 。
(2)“除铁”过程中,生成沉淀,该反应的化学方程式是 。
(3)“置换”过程中,生成镍的化学方程式是 。铁粉能置换出镍,说明铁的金属活动性比镍 。
12.(2025·广西·中考真题)废旧电池的回收利用可有效避免环境污染和资源浪费。从废锌镍电池负极片(主要成分为ZnO、Zn、铜网等)中回收ZnO的一种流程如图所示。
回答下列问题:
(1)“酸溶”前,将负极片变成固体粉末的目的是 。
(2)铜块能制成铜网是利用了铜的 (填“延展性”或“导热性”)。
(3)将“酸洗”和“酸溶”后的溶液混合的目的是 。
(4)“沉锌”时主要发生反应的化学方程式是Na2CO3+ZnCl2=ZnCO3↓+2NaCl,该反应属于___________(填字母序号)。
A.化合反应 B.分解反应 C.置换反应 D.复分解反应
(5)若过滤后未洗涤沉淀,沉淀表面会附着杂质,杂质的主要成分是 。
(6)铜的金属活动性比锌的 (填“强”或“弱”),结合流程说明依据: 。
13.(2025·河北石家庄·模拟预测)金属钴(Co)在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣中除残余的锌外,还常含有铜、铁、钴三种金属的氧化物(钴在氧化物中显+2价)。从废渣中提取钴的工艺如图1(部分工艺及试剂省略)。
(1)“酸溶”前,粉碎处理炼锌废渣的目的是 。
(2)“酸溶”中,钴的+2价氧化物与稀硫酸反应的化学方程式为 。
(3)“沉铜”中,与反应,生成沉淀和 (写化学式),该物质可用于 (填“酸溶”“沉铁”或“沉钻”)工序。
(4)操作1~3的目的是除去难溶性固体杂质,该操作名称是 。
14.(2025·甘肃武威·中考真题)为减缓全球变暖趋势,我国力争在2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。碳捕集是实现“碳中和”的措施之一,其工艺流程如下图所示。
(1)溶液以喷淋方式加入,目的是 ,发生反应的化学方程式为 。
(2)操作a为 。
(3)固体A的名称为 ;反应①属于 (填“放热”或“吸热”)反应。
(4)该流程中除了外,还可循环利用的物质是 。
(5)践行低碳行动的有效措施有 (写一种即可)。
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