内容正文:
Chemistry 不积跬步,无以至千里;不积小流,无以成江海
一、工艺流程的一般路线图
特别提醒:关注流程图中的“三线”(出线和进线均表示物料流向或操作流程,逆向线表示物质可循环利用)和“核心”(核心化学反应)。
二、工艺流程题中的常见考点
1.对原料进行预处理的方法及其目的
方法
目的
粉碎(或研磨、喷淋、雾化、搅拌)
增大反应物(或物质)的接触面积,使反应(或溶解等)更快、更充分
酸(或碱、水)浸
ⅰ.使固体充分反应(或溶解);ⅱ.将杂质除去
灼烧(或煅烧、焙烧)
使固体在高温下分解(或反应)
打磨金属
除去金属表面的氧化物(或杂质)
注:加快反应速率的方法有____________、搅拌、增大浸取酸或碱的浓度、升高温度等。
2.生产过程中的常见操作
序号
操作
目的
说明
(1)
图1操作a:________
使固液分离
所需仪器:__________、__________、玻璃棒、铁架台(带铁圈)。其中玻璃棒的作用是__________
(2)
图1操作b(结合图2分析):
①_______结晶(如提纯NaCl);
②蒸发浓缩、_______结晶(如提纯KNO3)
使溶液中的溶质析出
所需仪器:__________、玻璃棒、__________、铁架台(带铁圈)、坩埚钳。其中玻璃棒的作用是___________________________________________
(3)
图1操作b中晶体洗涤
除去固体表面的可溶性杂质,提高产品纯度
洗涤方法:难溶性固体可用蒸馏水洗涤;可溶性固体一般用其饱和溶液(或冰水)洗涤。
检验是否已洗涤干净的方法:取最后一次洗涤液于试管中,加入某试剂(能与杂质产生明显现象),若无明显现象,则已洗涤干净
3.有关化学方程式的考查
(1)化学方程式的书写
右图流程中反应的化学方程式为__________________________________。
【拓展】若化学方程式无法配平:
①反应在溶液中进行时,需考虑________是否参与反应;
②反应在空气中进行时,需考虑空气成分(如________)是否参与反应。
(2)反应类型的判断
四大基本反应类型:______________、______________、____________、______________。
4.物质成分的分析(如除去粗盐中的泥沙和可溶性杂质Na2SO4)
固体甲中含有__________(原有的)、__________(生成的);
溶液乙中的溶质有__________(原有的及生成的)、__________(过量的)。
5.控制反应条件的方法及其目的
(1)控制温度(温度不宜过高):防止某物质因温度过高而分解(或挥发)。
(2)调节pH:除去杂质(或防止某反应发生)。
(3)通入保护气(氮气或氩气)或无氧环境:隔绝空气(或氧气),防止某物质被氧化(或防止发生爆炸)。
(4)加入过量试剂:使某物质完全反应(或完全除去某物质)。
6.判断可回收利用或循环利用的物质
(1)回收利用:除主产物以外的副产物。
(2)循环利用:某一步的产物可作为前面某一步的反应物(如下图物质A、B)。物质循环利用的目的:________________________________________;防止污染环境。
7.工艺流程的评价
(1)科学性:原理是否正确,目的能否达到,杂质是否完全除去等。
(2)安全性和节能性:尽量选用较温和的反应条件,避免高温、高压条件及易燃、易爆的反应。
(3)环保性:是否符合绿色化学理念(原料或副产品无毒无害、无废弃物排放)。
(4)经济性:原料来源丰富、价格低廉,原料利用率高。
三、工艺流程题的一般解题思路
模拟练习
1.(2025•从化区二模)海水含有丰富资源,向海发展、向海图强是未来的发展趋势。
Ⅰ.海水制镁
从海水(含氯化镁)中提取金属镁的过程如图1,请回答下列问题:
(1)海水中提取镁的原料之一是石灰石,石灰石在生产生活中的用途是 (填标号)。
a.做建筑材料 b.做补钙剂
(2)A的俗称为 ,写出反应II的化学方程式 。
(3)步骤III中操作a的名称是 。
(4)步骤IV发生反应的化学方程式为 。
II.工业上,常采用“盐硝联产工艺”生产高纯度食盐,还可以制得硫酸钠。
如图2是某盐厂采用的联产工艺流程和溶解度曲线图。
(5)流程中卤水的主要成分是氯化钠和硫酸钠,析盐罐内获得氯化钠晶体采取真空减压蒸发水的方式,温度宜控制为的原因是: ;析硝罐中出来的滤液所含的溶质中含有的阴离子有 。
(6)某化学兴趣小组发现获得的氯化钠晶体中含有其他杂质,可能是和中的一种或两种,为检验具体的成分,做了如下实验:
取适量晶体样品,加入适量蒸馏水充分溶解后过滤,得到待测溶液。
实验步骤
实验现象
实验结论
①取适量待测溶液于试管中,滴加足量稀盐酸,充分反应
不含
②向试管中继续滴加适量 溶液
产生白色沉淀
有
②向试管中继续滴加适量的某种溶液,产生白色沉淀,结论是含有Na2SO4,故加入的是氯化钡溶液等,氯化钡与硫酸钠反应生成硫酸钡沉淀和氯化钠。
2.(2025•白云区二模)海水晒盐得到的粗盐中含有少量泥沙、硫酸钠、氯化钙和氯化镁。除去粗盐中各种杂质才能得到精盐。学校实验室模拟工艺流程,如图所示:
(1)操作Ⅱ中玻璃棒的作用是 ;操作Ⅱ中当 时,停止用酒精灯加热。
(2)模仿步骤②填空① 、③ 、④ ;
(3)步骤④的目的是 ;
(4)实验最终得到的精盐中氯化钠的质量 (填“>”或“<”或“=”)最初粗盐中氯化钠的质量。
3.(2025•白云区一模)实验室以一种工业废渣(主要成分为碳酸镁,含少量氧化亚铁、氧化铁、氧化铝)为原料制备碳酸镁。实验过程如下:
已知:
①在溶液中,pH=5.0时氯化铝完全转化为氢氧化铝沉淀,pH=8.5时氯化镁开始生成氢氧化镁沉淀。
②氯化镁在过量碳酸钠溶液中会生成氢氧化镁沉淀。
(1)“酸溶”过程中产生二氧化碳,写出一条吸收二氧化碳的化学方程式 。
(2)“氧化”时发生的反应为。
①X 的化学式是 ;反应前后化合价发生变化的元素有 (填元素符号)。
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的范围为 。
(4)“沉镁”时,为提高碳酸镁的纯度,试剂加入顺序为 (填“a”或“b”)。
a.向碳酸钠溶液中逐滴加入氯化镁溶液
b.向氯化镁溶液中逐滴加入碳酸钠溶液
4.(2025•从化区一模)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()在高温条件下与煤的主要成分发生反应生成和,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、混合液中加入粉,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 。
5.(2025•从化区一模)铁及其化合物在生产生活中有广泛应用。
Ⅰ.铁的有关知识
(1)铁的冶炼体现了我国劳动人民的科技成就。
①图1展示了古代炼铁的场景,现代高炉炼铁原理与之相同,请用化学方程式表示赤铁矿炼铁的主要原理: 。
②古代对生铁炼钢的描述有:“凡钢铁炼法,……火力到时,生铁先化。”说明生铁的熔点比钢 。
③“烧铁器淬胆矾水(硫酸铜溶液)中,即成铜色也”蕴含的化学反应基本类型是 。
(2)铁器容易生锈,实际上是铁与空气中的氧气、 等发生化学反应。
Ⅱ.催化剂的制备
(3)是合成氨催化剂的主要成分,在制备过程中,其中一个步骤是用粉将转化为,该反应的化学方程式为 。
Ⅲ.失效催化剂的再生
(4)合成氨催化过程中因部分与反应使催化剂“失效”。在一定温度下可用将其“再生”,原理如图2所示。“再生”过程中铁元素的质量分数 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(5)通入加热,将一定质量的失效催化剂进行“再生”,固体质量与温度变化的关系如图3所示。时,转化为时,转化为。(已知相对分子质量:)
点对应的固体质量为 。
6.(2025•番禺区一模)我国动力锂电池生产、使用和出口均居世界前列。锂电池回收和循环利用对解决环境污染有举足轻重的意义。如图钴酸锂废极片【主要成分为钴酸锂()】的回收工艺。
【查阅资料】①微溶于水。当大量微溶物在溶液中生成,可当作沉淀;②过氧化氢受热易分解。
(1)将废极片粉碎的目的是 。
(2)酸浸时加入稀硫酸和过氧化氢,反应温度需控制在以下,原因是 ,溶液的pH 7(填“<”或“>”),操作I的名称是 。
(3)反应①中,与空气的反应生成的和的微粒个数比为 。反应②发生的是复分解反应,该反应的化学方程式为 。
(4)判断是否洗涤干净时,取最后一次洗涤后的滤液,先滴加过量稀盐酸,再滴加 (填化学式)溶液,无白色沉淀生成,则产品已洗净。晶体用热水洗涤比用冷水洗涤损耗更少,说明它的溶解度随温度的升高而 (填“增大”或“减小”)。
7.(2025•花都区一模)绿矾又名七水硫酸亚铁( ,其用途广泛,可用于制铁盐、净水剂、防腐剂等。绿矾( 的一种综合利用工艺流程如下:
(1)“分离”环节采用的方法类似于实验室实验中的一种常见操作,该操作是 。
(2)“焙烧”是在隔绝空气的条件下进行。该过程是铁元素在CO的作用下由化合物到单质的转化过程 请依次写出“焙烧”过程中发生反应的化学方程式: ① 、② 、 ③ FeO+CO Fe+CO2
(3)溶解度曲线辅助分析。
①母液“除杂”后,依次经过真空蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等环节可以得到( 粗产品。赵同学利用溶解度曲线(见下图)分析,、却得到析出. 固体的结论。请你为赵同学做出合理解释: 。
②从化合物的角度分析, 属于 (填“氧化物”、“酸”、“碱”或“盐”)。
(4)铁粉的用途十分广泛。若用55.6t 绿矾生产铁粉,理论上可以得到铁粉 t。(已知: 的相对分子质量为278)
(5)绿矾的另一种综合利用方法是:先将绿矾脱水,然后在有氧条件下焙烧,焙烧过程中 转化为 和硫的氧化物。分析下表实验数据,为了提高: 的含量,可采取的最有效的措施是 。
空气通入量/L·s-1
温度/℃
SO2含量/%
SO3含量/%
0.02
850
45.4
54.6
0.06
850
30.5
69.5
0.10
850
11.1
88.9
0.10
810
11.1
88.9
0.10
890
11.2
88.8
8.(2025•花都区二模)柠檬酸亚铁是一种补血剂,易溶于水,难溶于乙醇。某科研小组在实验室研究制备柠檬酸亚铁。
I.制碳酸亚铁
用预处理后的硫铁矿烧渣(主要成分Fe2O3,含少量不溶性杂质)制备碳酸亚铁的流程如图:
已知:溶液呈碱性;在碱性条件下生成 沉淀。
(1)“酸浸”前,先将硫铁矿烧渣粉碎,其目的是 。
(2)“还原”时,加入铁粉,溶液由黄色变为浅绿色,同时有无色气体生成。由此可知,“酸浸”所得溶液中含有的阳离子是 (填离子符号)。
(3)“操作X”是为了除去过量铁粉和不溶性杂质。“操作X”是 (填操作名称)。
(4)“沉铁”时发生复分解反应,反应原理为 。实验时需将溶液滴入溶液中,而不能反向滴加,其原因是 。
Ⅱ.制柠檬酸亚铁
(5)用如图所示装置制备柠檬酸亚铁:
步骤1:在三颈烧瓶中加入一定质量 固体、少量铁粉及足量柠檬酸 溶液,控制温度80℃,搅拌,充分反应。
步骤2:将所得混合溶液加热浓缩,加入适量无水乙醇,静置,过滤,洗涤,干燥,得到柠檬酸亚铁晶体。
①制备原理为 物质X是 (填化学式)。
②“步骤2”中,加入无水乙醇的目的是 。
③实验所得柠檬酸亚铁的质量大于根据原理计算所得的质量,原因是 。
9.(2025•黄埔区二模)用工业废渣(主要成分为MgCO3,含少量FeO、Fe2O3,Al2O3)为原料制备MgCO3。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)“酸浸”时为提高镁元素的浸出率,可采取的措施是 (任写一条)。Fe2O3与盐酸反应的化学方程式为 。
(2)“氧化”时发生的反应为。
①反应前后化合价变化的元素是 。
②“氧化”时观察到的现象是 。
③氧化时温度不宜过高的原因是 。
(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
(5)含量测定:准确称取2.0gMgCO3样品于锥形瓶中,滴入3.65%的稀盐酸,当两者恰好完全反应时,消耗盐酸的体积为37.00mL(该盐酸的密度近似等于1g·mL-1,杂质不与盐酸反应)。样品中MgCO3的质量分数为 。
10.(2025•黄埔区一模) 是白色或浅粉红色的晶体,易溶于水,是重要的微量元素肥料和合成脂肪酸的催化剂。工业上利用软锰矿(主要成分为 并含有少量 等杂质)制备 的流程如图所示:
【文献资料】软锰矿中 发生的反应:
(1)在软锰矿的杂质中属于非金属氧化物的物质是 (填化学式)。
(2)加入稀硫酸时,氧化铝发生的化学反应方程式为 。
(3)加入 后溶液的pH逐渐 (填“增大”或“不变”或“减小”)。
(4)滤液的成分是硫酸锰和硫酸镁,它们的溶解度曲线如图所示。
“操作1”是指在 (填“60”或“100”)℃时,蒸发水分、浓缩结晶,得到较多的 然后 (填操作),洗涤、干燥。为减少晶体损失,可选用的洗涤液为 。
11.(2025•荔湾区一模)五氧化二钒(V2O5)广泛应用于能源、冶金等领域,常用含钒矿(主要成分是FeV2O4,还有含钾、钠、硫等元素的少量杂质)为原料制备五氧化二钒,工艺流程如图:
(1)“粉碎”的目的是 。
(2)“焙烧”发生反应的化学方程式为:。则“溶钒”后的“尾渣”主要成分是 。
(3)“除杂”是为了除去含钾、钠、硫等元素的物质,具体操作:加水,升高温度至90℃、 、蒸发浓缩、 、过滤、洗涤、烘干,得到(NH4)2V6O16。
(4)写出(NH4)2V6O16在550℃~650℃下“煅烧”分解的化学方程式 。
(5)以上工艺流程中,可循环利用的物质是 。
12.(2025•南沙区一模)硫化钠( 广泛应用于染料、造纸等工业, 以 为原料制备Na₂S的部分流程如图所示。
已知: 为副反应的产物,直接排放会造成环境污染。
(1)设备1发生主要反应:, 则X的化学式是 。
(2)设备2中,通常把NaOH 溶液喷成雾状,是为了 。
(3)设备2中发生的是复分解反应,请写出相应的化学方程式 。
(4)该生成流程中可循环利用的物质是 。
(5)某科研团队研究设备1中“硫酸钠转化为硫化钠”的转化效果的影响因素。
【实验数据】反应时间为60 min,氢气流量为0.08L/min,数据见下表
实验序号
催化剂种类
反应温度
(℃)
催化剂的质量分数(%)
硫酸钠转化率
1
Cu
640
1
0.19
2
Fe
640
1
0.55
3
Fe₂O₃
640
0.5
0.68
4
Fe₂O₃
640
1
0.73
5
Fe₂O₃
640
1.5
0.78
6
Fe₂O₃
700
0.5
0.92
7
Fe₂O₃
700
1
0.94
8
Fe₂O₃
700
1.5
0.95
备注:a.硫酸钠转化率数值越高,表示转化效果越好。
b.催化剂的质量分数为:催化剂质量×100%
催化剂和硫酸钠的总质量
【实验结论】
①相同条件下,三种催化剂中催化效果最好的是 (写化学式)。
②通过对比实验3、4、5,可得出结论: 。
③根据上表规律,推测其他条件相同时,硫酸钠转化率由大到小的顺序是 (填序号)。
A.640℃, Fe₂O₃的质量分数为0.8%
B.670℃, Fe₂O₃的质量分数为1%
C.700℃, Fe₂O₃的质量分数为1.4%
13.(2025•天河区一模)某小组同学在实验室制取氧气,并对实验废渣的回收利用展开探究。
(1)仪器Ⅰ的名称是 。
(2)用高锰酸钾制取氧气,并用排水法收集,需要用到的仪器有哪些? (填字母)。
收集 完全分解后的剩余固体,设计实验将其重新转化为高锰酸钾。查阅资料:
i、向 溶液中加入试剂酸化可制得 其中两种方案的原理如下:
方案甲:
方案乙:
ii、相关物质的溶解度曲线如下图:
(3)小组同学选用方案甲进行实验,其理由是 。
(4)方案甲的实验流程如下图:
①“滤液Y”中一定含有的溶质有 (填化学式)。
②流程中得到的 固体的用途有 。
③“干燥”时,温度不宜过高的原因是 (写化学方程式)。
④若制得 晶体,则该小组本次制取氧气的实验至少消耗了 g高锰酸钾。(相对分子质量: KMnO4-158 K2MnO4 -197)
14.(2025•越秀区一模)高锰酸钾是一种常用氧化剂,主要用于化工、制药工业等。
Ⅰ.实验室可用制。
(1)仪器a的名称是 。
(2)用制取并收集,需选用上图装置 (填标号),反应的化学方程式为 。
Ⅱ.一定条件下在锰酸钾溶液中通入能制得高锰酸钾,其流程如下:
(3)此流程中发生反应:,其中X是 。(填化学式)
(4)结合如图推断,操作Ⅰ是将滤液 、 ,然后再洗涤、干燥,得到晶体。
(5)通反应时要避免生成,结合如图推断其意图是 。
15.(2025•增城区一模)二水合氯化钙(CaCl2·2H2O)常用于食品加工、制药领域。工业上用石灰石(含有Fe2O3、MgO、SiO2等杂质)为原料,生产工艺流程如下:
查阅资料可知:
①SiO2不溶于水,也不与稀盐酸反应。
②CaCl2的水合物形式随温度变化如下:
温度
<29.8℃
29.8℃到45℃
45℃到175℃
>175℃
CaCl2的水合物形式
CaCl2·6H2O
CaCl2·4H2O
CaCl2·2H2O
CaCl2
(1)石灰石需用粉碎机预处理,该操作的目的是 。
(2)操作1生成的气体在生产生活中用途广泛,可用于 (写一点)。
(3)滤液1中含有的阳离子除Ca2+、Mg2+外,还有 。
(4)生成滤渣2的化学方程式是 (写一个)。
(5)上述流程不能用NaOH代替熟石灰的原因是 。
(6)从滤液2中得到CaCl2·2H2O晶体的具体操作是 。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
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$Chemistry 不积跬步,无以至千里;不积小流,无以成江海
一、工艺流程的一般路线图
特别提醒:关注流程图中的“三线”(出线和进线均表示物料流向或操作流程,逆向线表示物质可循环利用)和“核心”(核心化学反应)。
二、工艺流程题中的常见考点
1.对原料进行预处理的方法及其目的
方法
目的
粉碎(或研磨、喷淋、雾化、搅拌)
增大反应物(或物质)的接触面积,使反应(或溶解等)更快、更充分
酸(或碱、水)浸
ⅰ.使固体充分反应(或溶解);ⅱ.将杂质除去
灼烧(或煅烧、焙烧)
使固体在高温下分解(或反应)
打磨金属
除去金属表面的氧化物(或杂质)
注:加快反应速率的方法有____________、搅拌、增大浸取酸或碱的浓度、升高温度等。
2.生产过程中的常见操作
序号
操作
目的
说明
(1)
图1操作a:________
使固液分离
所需仪器:__________、__________、玻璃棒、铁架台(带铁圈)。其中玻璃棒的作用是__________
(2)
图1操作b(结合图2分析):
①_______结晶(如提纯NaCl);
②蒸发浓缩、_______结晶(如提纯KNO3)
使溶液中的溶质析出
所需仪器:__________、玻璃棒、__________、铁架台(带铁圈)、坩埚钳。其中玻璃棒的作用是___________________________________________
(3)
图1操作b中晶体洗涤
除去固体表面的可溶性杂质,提高产品纯度
洗涤方法:难溶性固体可用蒸馏水洗涤;可溶性固体一般用其饱和溶液(或冰水)洗涤。
检验是否已洗涤干净的方法:取最后一次洗涤液于试管中,加入某试剂(能与杂质产生明显现象),若无明显现象,则已洗涤干净
3.有关化学方程式的考查
(1)化学方程式的书写
右图流程中反应的化学方程式为__________________________________。
【拓展】若化学方程式无法配平:
①反应在溶液中进行时,需考虑________是否参与反应;
②反应在空气中进行时,需考虑空气成分(如________)是否参与反应。
(2)反应类型的判断
四大基本反应类型:______________、______________、____________、______________。
4.物质成分的分析(如除去粗盐中的泥沙和可溶性杂质Na2SO4)
固体甲中含有__________(原有的)、__________(生成的);
溶液乙中的溶质有__________(原有的及生成的)、__________(过量的)。
5.控制反应条件的方法及其目的
(1)控制温度(温度不宜过高):防止某物质因温度过高而分解(或挥发)。
(2)调节pH:除去杂质(或防止某反应发生)。
(3)通入保护气(氮气或氩气)或无氧环境:隔绝空气(或氧气),防止某物质被氧化(或防止发生爆炸)。
(4)加入过量试剂:使某物质完全反应(或完全除去某物质)。
6.判断可回收利用或循环利用的物质
(1)回收利用:除主产物以外的副产物。
(2)循环利用:某一步的产物可作为前面某一步的反应物(如下图物质A、B)。物质循环利用的目的:________________________________________;防止污染环境。
7.工艺流程的评价
(1)科学性:原理是否正确,目的能否达到,杂质是否完全除去等。
(2)安全性和节能性:尽量选用较温和的反应条件,避免高温、高压条件及易燃、易爆的反应。
(3)环保性:是否符合绿色化学理念(原料或副产品无毒无害、无废弃物排放)。
(4)经济性:原料来源丰富、价格低廉,原料利用率高。
三、工艺流程题的一般解题思路
模拟练习
1.(2025•从化区二模)海水含有丰富资源,向海发展、向海图强是未来的发展趋势。
Ⅰ.海水制镁
从海水(含氯化镁)中提取金属镁的过程如图1,请回答下列问题:
(1)海水中提取镁的原料之一是石灰石,石灰石在生产生活中的用途是___________(填标号)。
a.做建筑材料 b.做补钙剂
(2)A的俗称为___________,写出反应II的化学方程式___________。
(3)步骤III中操作a的名称是___________。
(4)步骤IV发生反应的化学方程式为___________。
II.工业上,常采用“盐硝联产工艺”生产高纯度食盐,还可以制得硫酸钠。
如图2是某盐厂采用的联产工艺流程和溶解度曲线图。
(5)流程中卤水的主要成分是氯化钠和硫酸钠,析盐罐内获得氯化钠晶体采取真空减压蒸发水的方式,温度宜控制为的原因是:___________;析硝罐中出来的滤液所含的溶质中含有的阴离子有___________。
(6)某化学兴趣小组发现获得的氯化钠晶体中含有其他杂质,可能是和中的一种或两种,为检验具体的成分,做了如下实验:
取适量晶体样品,加入适量蒸馏水充分溶解后过滤,得到待测溶液。
实验步骤
实验现象
实验结论
①取适量待测溶液于试管中,滴加足量稀盐酸,充分反应
___________
不含
②向试管中继续滴加适量___________溶液
产生白色沉淀
有
【答案】(1)a
(2) 生石灰
(3)过滤
(4)
(5) 此时硫酸钠的溶解度最大,存在于溶液中,氯化钠的溶解度减小,蒸发过程中结晶析出
(6) 无气泡产生(或无明显现象) 氯化钡(合理即可)
【难度】0.65
【知识点】碱的通性、盐类参与的反应、海水提取镁、几种常见阴、阳离子的鉴别
【详解】(1)石灰石在生产生活中可以用做建筑材料,故选a。
(2)A是氧化钙,其俗称为生石灰;反应Ⅱ是氧化钙和水反应生成氢氧化钙,化学方程式为;
(3)步骤III中操作a得到固体和液体,故该操作名称是过滤;
(4)步骤I发生的反应是氢氧化镁和盐酸反应生成氯化镁和水,化学方程式为Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O;
(5)根据图示可以看出,32.4℃时硫酸钠的溶解度最大,存在于溶液中,氯化钠的溶解度减小,蒸发过程中结晶析出,故析盐罐内获得氯化钠晶体采取真空减压蒸发水的方式,温度宜控制为32.4℃;
析硝罐中出来的滤液所含的溶质的氯化钠和硫酸钠,故含有的阴离子有。
(6)①取适量待测溶液于试管中,滴加足量稀盐酸,充分反应,结论是不含Na2CO3,说明加入盐酸没有现象;
②向试管中继续滴加适量的某种溶液,产生白色沉淀,结论是含有Na2SO4,故加入的是氯化钡溶液等,氯化钡与硫酸钠反应生成硫酸钡沉淀和氯化钠。
2.(2025•白云区二模)海水晒盐得到的粗盐中含有少量泥沙、硫酸钠、氯化钙和氯化镁。除去粗盐中各种杂质才能得到精盐。学校实验室模拟工艺流程,如图所示:
(1)操作Ⅱ中玻璃棒的作用是___________;操作Ⅱ中当___________时,停止用酒精灯加热。
(2)模仿步骤②填空①___________、③___________、④___________;
(3)步骤④的目的是___________;
(4)实验最终得到的精盐中氯化钠的质量___________(填“>”或“<”或“=”)最初粗盐中氯化钠的质量。
【答案】(1) 搅拌,防止局部温度过高,造成液滴飞溅 出现较多固体
(2) 过量BaCl2溶液 过量Na2CO3溶液 适量稀盐酸
(3)除去过量的氢氧化钠和碳酸钠
(4)>
【难度】0.65
【知识点】盐类参与的反应、粗盐的精制、过滤、蒸发结晶
【详解】(1)操作 Ⅱ 是蒸发结晶,在蒸发过程中,玻璃棒不断搅拌,可使溶液受热均匀,防止局部过热导致液滴飞溅;
当蒸发皿中出现较多固体时,停止加热,利用余热将剩余液体蒸干。
(2)①要除去硫酸钠,需加入过量BaCl2溶液,发生反应,将硫酸根离子转化为硫酸钡沉淀除去;
③经过前面的除杂操作后,溶液中含有过量的BaCl2,加入过量Na2CO3溶液,发生反应、,可除去CaCl2以及过量的BaCl2;
④前面加入了过量的NaOH溶液、Na2CO3溶液,加入适量稀盐酸,发生反应、,可除去过量的氢氧化钠和碳酸钠。
(3)根据前面的分析,步骤④加入适量稀盐酸,是为了除去过量的氢氧化钠和碳酸钠。
(4)在除杂过程中,发生反应生成了氯化钠,所以最终得到的精盐中氯化钠的质量大于最初粗盐中氯化钠的质量。
3.(2025•白云区一模)实验室以一种工业废渣(主要成分为碳酸镁,含少量氧化亚铁、氧化铁、氧化铝)为原料制备碳酸镁。实验过程如下:
已知:
①在溶液中,pH=5.0时氯化铝完全转化为氢氧化铝沉淀,pH=8.5时氯化镁开始生成氢氧化镁沉淀。
②氯化镁在过量碳酸钠溶液中会生成氢氧化镁沉淀。
(1)“酸溶”过程中产生二氧化碳,写出一条吸收二氧化碳的化学方程式____________。
(2)“氧化”时发生的反应为。
①X 的化学式是____________;反应前后化合价发生变化的元素有____________(填元素符号)。
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的范围为____________。
(4)“沉镁”时,为提高碳酸镁的纯度,试剂加入顺序为____________(填“a”或“b”)。
a.向碳酸钠溶液中逐滴加入氯化镁溶液
b.向氯化镁溶液中逐滴加入碳酸钠溶液
【答案】(1)/
(2) H2O2 Fe、O 使废渣中的成分充分反应(或防止氯化铝转化为沉淀,合理即可)
(3)5.0⩽pH<8.5
(4)b
【难度】0.65
【知识点】盐类参与的反应、设计实验达到实验目的、酸的通性、碱的通性
【详解】(1)实验室常用氢氧化钠溶液或澄清石灰水吸收二氧化碳,对应的化学方程式分别为:、。
(2)①根据质量守恒定律,化学反应前后,原子的种类和个数不变。反应后Fe、Cl、H、O的个数分别是2、6、4、2,反应前除X外Fe、Cl、H、O的个数分别是2、6、2、0,则X含有2个H、2个O,X的化学式为H2O2。
反应前FeCl2中Fe元素显+2价、氯元素显-1价,HCl中氢元素显+1价、氯元素显-1价,H2O2中氢元素显+1价、O元素显−1价,反应后FeCl3中Fe元素显+3价、氯元素显-1价,H2O中氢元素显+1价、氧元素显−2价,所以化合价发生变化的元素是Fe和O。
②加入稍过量稀盐酸,一是能使废渣中的碳酸镁、氧化亚铁、氧化铁、氧化铝等成分充分反应;二是因为pH过大时氯化铝会转化为沉淀,过量盐酸可抑制这种情况。
(3)“调pH” 的目的是使氯化铝完全转化为氢氧化铝沉淀,同时防止氯化镁生成氢氧化镁沉淀,已知pH=5.0时氯化铝完全转化为氢氧化铝沉淀,pH=8.5时氯化镁开始生成氢氧化镁沉淀,所以需控制溶液pH的范围为5.0⩽pH<8.5。
(4)已知氯化镁在过量碳酸钠溶液中会生成氢氧化镁沉淀,向氯化镁溶液中逐滴加入碳酸钠溶液,可避免碳酸钠过量,从而减少氢氧化镁沉淀的生成,提高碳酸镁的纯度,所以试剂加入顺序为b。
4.(2025•从化区一模)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()在高温条件下与煤的主要成分发生反应生成和,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、混合液中加入粉,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
【难度】0.85
【知识点】化学方程式的书写、微粒的观点解释现象、金属与盐溶液反应、金属活动顺序理解和判断
【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+。
5.(2025•从化区一模)铁及其化合物在生产生活中有广泛应用。
Ⅰ.铁的有关知识
(1)铁的冶炼体现了我国劳动人民的科技成就。
①图1展示了古代炼铁的场景,现代高炉炼铁原理与之相同,请用化学方程式表示赤铁矿炼铁的主要原理:_____。
②古代对生铁炼钢的描述有:“凡钢铁炼法,……火力到时,生铁先化。”说明生铁的熔点比钢_____。
③“烧铁器淬胆矾水(硫酸铜溶液)中,即成铜色也”蕴含的化学反应基本类型是_____。
(2)铁器容易生锈,实际上是铁与空气中的氧气、_____等发生化学反应。
Ⅱ.催化剂的制备
(3)是合成氨催化剂的主要成分,在制备过程中,其中一个步骤是用粉将转化为,该反应的化学方程式为_____。
Ⅲ.失效催化剂的再生
(4)合成氨催化过程中因部分与反应使催化剂“失效”。在一定温度下可用将其“再生”,原理如图2所示。“再生”过程中铁元素的质量分数_____(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(5)通入加热,将一定质量的失效催化剂进行“再生”,固体质量与温度变化的关系如图3所示。时,转化为时,转化为。(已知相对分子质量:)
点对应的固体质量为_____。
【答案】(1) 低 置换反应
(2)/水
(3)
(4)变小
(5)69.6
【难度】0.65
【知识点】置换反应、有关质量守恒定律的计算、金属与盐溶液反应、一氧化碳还原氧化铁实验
【详解】(1)①赤铁矿炼铁的主要原理是一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳,该反应的化学方程式为:;
②古代对生铁炼钢的描述有:“凡钢铁炼法,……火力到时,生铁先化。”说明生铁的熔点比钢低;
③“烧铁器淬胆矾水(硫酸铜溶液)中,即成铜色也”蕴含的化学反应是铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,该反应符合“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”的反应,属于置换反应;
(2)铁器容易生锈,实际上是铁与空气中的氧气、水等发生了一系列的化学反应;
(3)铁和硫酸铁反应生成硫酸亚铁,该反应的化学方程式为:;
(4)FeO中铁元素的质量分数为:,四氧化三铁中铁元素的质量分数为:,故“再生”过程中铁元素的质量分数变小;
(5)T1∼T2℃时,FeO转化为四氧化三铁,故M点时固体为四氧化三铁,T3∼T4℃时,四氧化三铁转化为氧化铁,故最后生成氧化铁的质量为72.0g,根据质量守恒定律,化学反应前后元素的种类和质量不变,则四氧化三铁中铁元素的质量与生成氧化铁中铁元素的质量相等,则M点对应固体的质量为:。
6.(2025•番禺区一模)我国动力锂电池生产、使用和出口均居世界前列。锂电池回收和循环利用对解决环境污染有举足轻重的意义。如图钴酸锂废极片【主要成分为钴酸锂()】的回收工艺。
【查阅资料】①微溶于水。当大量微溶物在溶液中生成,可当作沉淀;②过氧化氢受热易分解。
(1)将废极片粉碎的目的是___________。
(2)酸浸时加入稀硫酸和过氧化氢,反应温度需控制在以下,原因是___________,溶液的pH___________7(填“<”或“>”),操作I的名称是___________。
(3)反应①中,与空气的反应生成的和的微粒个数比为___________。反应②发生的是复分解反应,该反应的化学方程式为___________。
(4)判断是否洗涤干净时,取最后一次洗涤后的滤液,先滴加过量稀盐酸,再滴加___________(填化学式)溶液,无白色沉淀生成,则产品已洗净。晶体用热水洗涤比用冷水洗涤损耗更少,说明它的溶解度随温度的升高而___________(填“增大”或“减小”)。
【答案】(1)增大与反应物的接触面积,使反应更快、更充分
(2) 温度超过40℃会导致过氧化氢分解 < 过滤
(3) 1:4 Li2SO4+Na2CO3=Li2CO3↓+Na2SO4
(4) BaCl2 减小
【难度】0.65
【知识点】固体溶解度的影响因素、溶液酸碱性及pH相关关系、盐类参与的反应、过滤
【详解】(1)将废极片粉碎的目的是增大与反应物的接触面积,使反应更快、更充分,故填:增大与反应物的接触面积,使反应更快、更充分;
(2)酸浸时加入稀硫酸和过氧化氢,反应温度要控制在40℃以下,是因为温度超过40℃会导致过氧化氢分解;酸浸时的溶液中含有硫酸,因此溶液的pH<7;操作Ⅰ可以将固体和液体分离,其操作名称是过滤,故填:温度超过40℃会导致过氧化氢分解;<;过滤;
(3)由流程图可知,反应①为CoC2O4与空气的O2在高温条件下反应生成的Co2O3和CO2,反应化学方程式为4CoC2O4+3O22Co2O3+8CO2,因此生成的和的微粒个数比为2:8=1:4;反应②发生的是复分解反应,则由流程图可知,硫酸锂与碳酸钠反应生成碳酸锂沉淀和硫酸钠,反应的化学方程式为Li2SO4+Na2CO3=Li2CO3↓+Na2SO4,故填:1:4;Li2SO4+Na2CO3=Li2CO3↓+Na2SO4;
(4)判断Li2CO3是否洗涤干净,取最后一次洗涤后的滤液,先滴加过量稀盐酸,除去溶液中的碳酸根离子,排除干扰,再滴加BaCl2溶液,即验证洗涤液中是否含有硫酸根离子,硫酸根离子与钡离子反应生成硫酸钡白色沉淀,若无白色沉淀生成,说明Li2CO3洗涤干净;Li2CO3晶体用热水洗涤比用冷水洗涤损耗更少,说明Li2CO3晶体在热水中的溶解度比在冷水中的溶解度小,即Li2CO3晶体的溶解度随温度的升高而减小;
故填:BaCl2;减小。
7.(2025•花都区一模)绿矾又名七水硫酸亚铁( ,其用途广泛,可用于制铁盐、净水剂、防腐剂等。绿矾( 的一种综合利用工艺流程如下:
(1)“分离”环节采用的方法类似于实验室实验中的一种常见操作,该操作是_________。
(2)“焙烧”是在隔绝空气的条件下进行。该过程是铁元素在CO的作用下由化合物到单质的转化过程 请依次写出“焙烧”过程中发生反应的化学方程式: ①____________、②________________、 ③ FeO+CO Fe+CO2
(3)溶解度曲线辅助分析。
①母液“除杂”后,依次经过真空蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等环节可以得到( 粗产品。赵同学利用溶解度曲线(见下图)分析,、却得到析出. 固体的结论。请你为赵同学做出合理解释:_____________________________。
②从化合物的角度分析, 属于__________(填“氧化物”、“酸”、“碱”或“盐”)。
(4)铁粉的用途十分广泛。若用55.6t 绿矾生产铁粉,理论上可以得到铁粉__________t。(已知: 的相对分子质量为278)
(5)绿矾的另一种综合利用方法是:先将绿矾脱水,然后在有氧条件下焙烧,焙烧过程中 转化为 和硫的氧化物。分析下表实验数据,为了提高: 的含量,可采取的最有效的措施是______________________________。
空气通入量/L·s-1
温度/℃
SO2含量/%
SO3含量/%
0.02
850
45.4
54.6
0.06
850
30.5
69.5
0.10
850
11.1
88.9
0.10
810
11.1
88.9
0.10
890
11.2
88.8
【答案】(1)过滤
(2) FeCO3FeO+CO2↑
(3) 温度较低时,碳酸氢铵的溶解度比硫酸铵小,易达到饱和状态而结晶析出 盐
(4)11.2
(5)增大空气通入量
【难度】0.65
【知识点】化学方程式的书写、固体溶解度曲线的应用、过滤
【详解】(1)“分离”环节后物质分为固体和液体,过滤是将固体和液体分离的操作,故该操作类似于实验室中的常见的操作过滤,故填:过滤;
(2)“焙烧”是在隔绝空气的条件下进行。碳酸铁焙烧分解为氧化亚铁和二氧化碳,二氧化碳和碳高温下反应生成一氧化碳,反应方程式为:,;
(3)母液中(NH4)2SO4含量比NH4HCO3多,但是温度较低时,碳酸氢铵的溶解度比硫酸铵小,易达到饱和状态而结晶析出,故填:温度较低时,碳酸氢铵的溶解度比硫酸铵小,易达到饱和状态而结晶析出;
由铵根阳离子和硫酸根离子构成,所以属于盐,故填:盐;
(4)用55.6t 绿矾( 生产铁粉,理论上可以生产的铁粉质量就等于绿矾中所含铁元素的质量,55.6t 绿矾中铁元素的质量=,故填:11.2;
(5)从表中数据分析可得出:温度一定,空气通入量越大,三氧化硫的含量越高,故填:增大空气通入量。
8.(2025•花都区二模)柠檬酸亚铁是一种补血剂,易溶于水,难溶于乙醇。某科研小组在实验室研究制备柠檬酸亚铁。
I.制碳酸亚铁
用预处理后的硫铁矿烧渣(主要成分Fe2O3,含少量不溶性杂质)制备碳酸亚铁的流程如图:
已知:溶液呈碱性;在碱性条件下生成 沉淀。
(1)“酸浸”前,先将硫铁矿烧渣粉碎,其目的是_______。
(2)“还原”时,加入铁粉,溶液由黄色变为浅绿色,同时有无色气体生成。由此可知,“酸浸”所得溶液中含有的阳离子是_______ (填离子符号)。
(3)“操作X”是为了除去过量铁粉和不溶性杂质。“操作X”是_______(填操作名称)。
(4)“沉铁”时发生复分解反应,反应原理为_____。实验时需将溶液滴入溶液中,而不能反向滴加,其原因是______。
Ⅱ.制柠檬酸亚铁
(5)用如图所示装置制备柠檬酸亚铁:
步骤1:在三颈烧瓶中加入一定质量 固体、少量铁粉及足量柠檬酸 溶液,控制温度80℃,搅拌,充分反应。
步骤2:将所得混合溶液加热浓缩,加入适量无水乙醇,静置,过滤,洗涤,干燥,得到柠檬酸亚铁晶体。
①制备原理为 物质X是_______(填化学式)。
②“步骤2”中,加入无水乙醇的目的是_______。
③实验所得柠檬酸亚铁的质量大于根据原理计算所得的质量,原因是_______。
【答案】(1)增大反应物之间的接触面积,使反应更快更充分
(2)Fe3+、H+
(3)过滤
(4) 溶液呈碱性,防止FeSO4在碱性条件下生成 沉淀
(5) CO2 降低柠檬酸亚铁在水中的溶解度,有利于晶体析出 铁粉能与柠檬酸反应生成柠檬酸亚铁
【难度】0.4
【知识点】复分解反应的定义、根据方程式推测化学式、离子符号的含义及书写、金属与酸反应原理
【详解】(1)“酸浸”前,先将硫铁矿烧渣粉碎,其目的是:增大反应物之间的接触面积,使反应更快更充分;
(2)“还原”时,加入铁粉,溶液由黄色变为浅绿色,同时有无色气体生成。由此可知,“酸浸”所得溶液中含有的阳离子是铁离子、氢离子,加入铁粉后,铁与铁离子反应生成了亚铁离子,故溶液由黄色变为浅绿色,铁与氢离子反应生成氢气,故产生气泡,故填:Fe3+、H+;
(3)“操作X”是为了除去过量铁粉和不溶性杂质。则“操作X”是过滤,过滤可实现固液分离;
(4)“沉铁”时发生复分解反应,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,则该反应为硫酸亚铁和碳酸钠反应生成碳酸亚铁和硫酸钠,该反应的化学方程式为:;
由题干信息可知,硫酸亚铁在碱性条件下生成氢氧化铁沉淀,碳酸钠溶液呈碱性,故实验时需将溶液滴入溶液中,而不能反向滴加,其原因是溶液呈碱性,防止FeSO4在碱性条件下生成 沉淀;
(5)①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Fe、C、O、H的个数分别是1、7、10、8,生成物中含Fe、C、O、H的个数分别是1、6、8、8,故生成物中还应含1个C、2个O,故X的化学式为:CO2;
②柠檬酸亚铁易溶于水,难溶于乙醇,故“步骤2”中,加入无水乙醇的目的是降低柠檬酸亚铁在水中的溶解度,有利于晶体析出;
③铁粉也能与柠檬酸反应生成柠檬酸亚铁,故实验所得柠檬酸亚铁的质量大于根据原理计算所得的质量。
9.(2025•黄埔区二模)用工业废渣(主要成分为MgCO3,含少量FeO、Fe2O3,Al2O3)为原料制备MgCO3。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)“酸浸”时为提高镁元素的浸出率,可采取的措施是________(任写一条)。Fe2O3与盐酸反应的化学方程式为_________。
(2)“氧化”时发生的反应为。
①反应前后化合价变化的元素是________。
②“氧化”时观察到的现象是______。
③氧化时温度不宜过高的原因是________。
(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
(5)含量测定:准确称取2.0gMgCO3样品于锥形瓶中,滴入3.65%的稀盐酸,当两者恰好完全反应时,消耗盐酸的体积为37.00mL(该盐酸的密度近似等于1g·mL-1,杂质不与盐酸反应)。样品中MgCO3的质量分数为______。
【答案】(1) 将废渣粉碎(合理即可)
(2) 氧、铁 溶液由浅绿色变为黄色 过氧化氢受热易分解
(3)5.0≤pH<8.5
(4)b
(5)77.7%
【难度】0.65
【知识点】化学方程式的书写、溶质质量分数结合化学方程式的计算、酸的通性、盐类参与的反应
【详解】(1)“酸浸”时为提高镁元素的浸出率,可采取的措施是:将废渣粉碎,增大反应物之间的接触面积,使反应更快更充分;
氧化铁与盐酸反应生成氯化铁和水,该反应的化学方程式为:;
(2)①氯化亚铁中铁元素显+2价,氯元素显-1价,盐酸中氢元素显+1价,氯元素显-1价,过氧化氢中氢元素显+1价,氧元素显-1价,氯化铁中铁元素显+3价,氯元素显-1价,水中氢元素显+1价,氧元素显-2价,故反应前后化合价改变的元素是:Fe、O;
②“氧化”时氯化亚铁和盐酸、过氧化氢反应生成氯化铁和水,故现象是:溶液由浅绿色变为黄色;
③氧化时温度不宜过高的原因是:过氧化氢受热易分解;
(3)“调pH”时,铝离子形成沉淀,镁离子没有形成沉淀,故需控制溶液pH为5.0≤pH<8.5;
(4)MgCl2在过量Na2CO3溶液中会生成Mg(OH)2沉淀。故“沉镁”时,为提高MgCO3的纯度,试剂加入顺序为向氯化镁溶液中逐滴加入碳酸钠溶液,防止碳酸钠溶液过量生成氢氧化镁沉淀。
故选b;
(5)解:设样品中碳酸镁的质量分数为x
x=77.7%
答:样品中MgCO3的质量分数为77.7%。
10.(2025•黄埔区一模) 是白色或浅粉红色的晶体,易溶于水,是重要的微量元素肥料和合成脂肪酸的催化剂。工业上利用软锰矿(主要成分为 并含有少量 等杂质)制备 的流程如图所示:
【文献资料】软锰矿中 发生的反应:
(1)在软锰矿的杂质中属于非金属氧化物的物质是_____(填化学式)。
(2)加入稀硫酸时,氧化铝发生的化学反应方程式为_____。
(3)加入 后溶液的pH逐渐______(填“增大”或“不变”或“减小”)。
(4)滤液的成分是硫酸锰和硫酸镁,它们的溶解度曲线如图所示。
“操作1”是指在_____(填“60”或“100”)℃时,蒸发水分、浓缩结晶,得到较多的 然后______(填操作),洗涤、干燥。为减少晶体损失,可选用的洗涤液为______。
【答案】(1)SiO2
(2)
(3)增大
(4) 60 趁热过滤 饱和硫酸锰溶液
【难度】0.65
【知识点】化学方程式的书写、结晶分离混合物、饱和溶液和不饱和溶液判断、酸的通性
【详解】(1)在软锰矿的杂质中,二氧化硅是由Si、O元素组成的化合物,硅元素属于非金属元素,故二氧化硅属于非金属氧化物,故填:SiO2;
(2)加入稀硫酸时,氧化铝发生的化学反应为氧化铝和稀硫酸反应生成硫酸铝和水,该反应的化学方程式为:;
(3)加入 后溶液的pH逐渐增大,溶液酸性逐渐减弱,碱性逐渐增强,从而使铁离子和铝离子转化为氢氧化物除去;
(4)60℃时,MgSO4⋅7H2O的溶解度达到最大值,最不容易析出,而60℃时,MnSO4⋅H2O的溶解度相对100℃较小,更容易析出晶体,在蒸发水分、浓缩结晶时,要得到较多的MnSO4⋅H2O,应选择MnSO4⋅H2O溶解度较小的温度,所以操作1应在60℃时,蒸发水分、浓缩结晶,可得到较多的MnSO4•H2O,然后需要趁热过滤,洗涤、干燥,趁热过滤可以防止温度降低造成硫酸镁晶体结晶析出,得到的硫酸锰晶体纯度更高;
为减少晶体损失,可选用的洗涤液为饱和硫酸锰溶液,饱和硫酸锰溶液不能继续溶解硫酸锰,但是还能溶解其他物质,可除去杂质。
11.(2025•荔湾区一模)五氧化二钒(V2O5)广泛应用于能源、冶金等领域,常用含钒矿(主要成分是FeV2O4,还有含钾、钠、硫等元素的少量杂质)为原料制备五氧化二钒,工艺流程如图:
(1)“粉碎”的目的是______。
(2)“焙烧”发生反应的化学方程式为:。则“溶钒”后的“尾渣”主要成分是______。
(3)“除杂”是为了除去含钾、钠、硫等元素的物质,具体操作:加水,升高温度至90℃、______、蒸发浓缩、______、过滤、洗涤、烘干,得到(NH4)2V6O16。
(4)写出(NH4)2V6O16在550℃~650℃下“煅烧”分解的化学方程式______。
(5)以上工艺流程中,可循环利用的物质是______。
【答案】(1)增大反应物的接触面积,使反应更充分
(2)Fe2O3
(3) 搅拌 降温结晶
(4)(NH4)2V6O163V2O5+2NH3↑+H2O
(5)NH3
【难度】0.65
【知识点】根据图像分析结论、结晶分离混合物、溶解性概念及影响因素、化学方程式的书写
【详解】(1)“粉碎”操作能增大反应物的接触面积,便反应更充分、更快地进行 。
(2) 根据“焙烧”发生的反应可知,“溶钒”是将可溶性的Na2VO3溶解,而Fe2O3不溶于水,故“溶钒”后的“尾渣”主要成分是Fe2O3。
(3)“除杂”操作中加水,升高高温度至90℃,搅拌均匀,然后对溶液进行蒸发浓缩后,接下来应该进行冷却结晶操作,使(NH4)2V6O16结晶析出,然后过滤、洗涤、烘干得到(NH4)2V6O16。
(4)根据流程信息及质量守恒定律可知,(NH4)2V6O16在550℃~650℃下“煅烧”分解V2O5、NH3和H2O,反应的化学方程式为(NH4)2V6O163V2O5+2NH3↑+H2O。
(5)观察整个工艺流程,在前面的反应中有氨气参加,后面的流程有氨气生成,所以可循环利用的物质是NH3。
12.(2025•南沙区一模)硫化钠( 广泛应用于染料、造纸等工业, 以 为原料制备Na₂S的部分流程如图所示。
已知: 为副反应的产物,直接排放会造成环境污染。
(1)设备1发生主要反应:, 则X的化学式是 ___________。
(2)设备2中,通常把NaOH 溶液喷成雾状,是为了___________。
(3)设备2中发生的是复分解反应,请写出相应的化学方程式___________。
(4)该生成流程中可循环利用的物质是___________。
(5)某科研团队研究设备1中“硫酸钠转化为硫化钠”的转化效果的影响因素。
【实验数据】反应时间为60 min,氢气流量为0.08L/min,数据见下表
实验序号
催化剂种类
反应温度
(℃)
催化剂的质量分数(%)
硫酸钠转化率
1
Cu
640
1
0.19
2
Fe
640
1
0.55
3
Fe₂O₃
640
0.5
0.68
4
Fe₂O₃
640
1
0.73
5
Fe₂O₃
640
1.5
0.78
6
Fe₂O₃
700
0.5
0.92
7
Fe₂O₃
700
1
0.94
8
Fe₂O₃
700
1.5
0.95
备注:a.硫酸钠转化率数值越高,表示转化效果越好。
b.催化剂的质量分数为:催化剂质量×100%
催化剂和硫酸钠的总质量
【实验结论】
①相同条件下,三种催化剂中催化效果最好的是___________(写化学式)。
②通过对比实验3、4、5,可得出结论:___________。
③根据上表规律,推测其他条件相同时,硫酸钠转化率由大到小的顺序是___________(填序号)。
A.640℃, Fe₂O₃的质量分数为0.8%
B.670℃, Fe₂O₃的质量分数为1%
C.700℃, Fe₂O₃的质量分数为1.4%
【答案】(1)
(2)增大反应物的接触面积,使反应更快、更充分
(3)
(4)氢气
(5) 在其他条件相同时,催化剂的质量分数越大,转化效果越好 C>B>A
【难度】0.65
【知识点】复分解反应的定义、化学方程式的书写、根据方程式推测化学式、对比实验
【详解】(1)根据质量守恒定律,化学反应前后原子种类及数目不变,反应前有2个钠原子、1个硫原子、4个氧原子和8个氢原子,反应后有2个钠原子、1个硫原子和4个X分子,则4个X分子中含有4个氧原子和8个氢原子,则1个X分子中含有1个氧原子和2个氢原子,故X的化学式为;
(2)设备2中,通常把NaOH 溶液喷成雾状,是为了增大反应物的接触面积,使反应更快、更充分;
(3)复分解反应是两种化合物互相交换成分生成气体、沉淀或水的反应,则设备2中发生的反应是硫化氢与氢氧化钠反应生成硫化钠和水,化学方程式为;
(4)由流程图可知,该生成流程中可循环利用的物质是氢气;
(5)①比较催化剂的催化效果,则变量为催化剂的种类,其他条件相同,由表格数据可知,实验1、2、4中催化剂种类不同,其他条件相同,其中作为催化剂时硫酸钠转化率最大,硫酸钠转化率数值越高,表示转化效果越好,因此相同条件下,三种催化剂中催化效果最好的是;
②由表格数据可知,实验3、4、5中催化剂的质量分数不同,其他条件相同,催化剂的质量分数越大,硫酸钠转化率越大,硫酸钠转化率数值越高,表示转化效果越好,由此可得:在其他条件相同时,催化剂的质量分数越大,转化效果越好;
③由表格数据可知,温度越高、的质量分数越大,硫酸钠转化率越大,因此其他条件相同时,硫酸钠转化率由大到小的顺序是C>B>A。
13.(2025•天河区一模)某小组同学在实验室制取氧气,并对实验废渣的回收利用展开探究。
(1)仪器Ⅰ的名称是______。
(2)用高锰酸钾制取氧气,并用排水法收集,需要用到的仪器有哪些?______(填字母)。
收集 完全分解后的剩余固体,设计实验将其重新转化为高锰酸钾。查阅资料:
i、向 溶液中加入试剂酸化可制得 其中两种方案的原理如下:
方案甲:
方案乙:
ii、相关物质的溶解度曲线如下图:
(3)小组同学选用方案甲进行实验,其理由是______。
(4)方案甲的实验流程如下图:
①“滤液Y”中一定含有的溶质有______(填化学式)。
②流程中得到的 固体的用途有______。
③“干燥”时,温度不宜过高的原因是______(写化学方程式)。
④若制得 晶体,则该小组本次制取氧气的实验至少消耗了______g高锰酸钾。(相对分子质量: KMnO4-158 K2MnO4 -197)
【答案】(1)酒精灯
(2)ACEFIJ
(3)相同温度下,方案甲中生成物与的溶解度相差较大,易分离出较纯净的;而方案乙中生成物与的溶解度相差较小,不易分离出较纯净的
(4) 在过氧化氢分解制取氧气的反应中作催化剂 4.74
【难度】0.65
【知识点】化学方程式的书写、不含杂质的化学方程式计算、结晶分离混合物、固体溶解度曲线的应用
【详解】(1)仪器Ⅰ的名称是酒精灯;
(2)高锰酸钾在加热条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气,该反应中反应物为固体,反应条件为加热,应选择由仪器CFIJ组成的固体加热型发生装置,用排水法收集氧气需要仪器AE,综上可知,用高锰酸钾制取氧气,并用排水法收集,需要用到的仪器有ACEFIJ;
(3)小组同学选用方案甲进行实验,其理由是:相同温度下,方案甲中生成物与的溶解度相差较大,易分离出较纯净的;而方案乙中生成物与的溶解度相差较小,不易分离出较纯净的;
(4)①由流程图可知,将与的混合溶液蒸发浓缩、结晶、过滤,得到粗晶体和滤液Y,则“滤液Y”中一定含有的溶质有;
②流程中得到的固体的用途:在过氧化氢分解制取氧气的反应中作催化剂;
③“干燥”时,温度不宜过高的原因是防止高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气,化学方程式为;
④设制得晶体需要锰酸钾的质量为x,
设生成2.955g锰酸钾需要分解高锰酸钾的质量为y,
故若制得晶体,则该小组本次制取氧气的实验至少消耗了4.74g高锰酸钾。
14.(2025•越秀区一模)高锰酸钾是一种常用氧化剂,主要用于化工、制药工业等。
Ⅰ.实验室可用制。
(1)仪器a的名称是_______。
(2)用制取并收集,需选用上图装置_______(填标号),反应的化学方程式为_______。
Ⅱ.一定条件下在锰酸钾溶液中通入能制得高锰酸钾,其流程如下:
(3)此流程中发生反应:,其中X是_______。(填化学式)
(4)结合如图推断,操作Ⅰ是将滤液_______、_______,然后再洗涤、干燥,得到晶体。
(5)通反应时要避免生成,结合如图推断其意图是_______。
【答案】(1)锥形瓶
(2) BD
(3)MnO2
(4) 蒸发浓缩 冷却结晶
(5)KHCO3的溶解度与KMnO4相近,不易与KMnO4分离
【知识点】化学方程式的书写、根据方程式推测化学式、高锰酸钾制取氧气实验、结晶分离混合物
【详解】(1)根据图像,仪器a是锥形瓶。
(2)高锰酸钾制取氧气,反应物是固体,反应条件是加热,所以发生装置选 B;氧气密度比空气大,用向上排空气法收集,收集装置选 D,则装置组合是 BD;
高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气,化学方程式为。
(3)根据质量守恒定律,化学反应前后原子的种类和数目不变。反应前有K原子6个、Mn原子3个、O原子16个、C原子2个;反应后除X外有K原子6个、Mn原子2个、O原子14个、C原子2个,所以X中含有1个Mn原子和2个O原子,化学式为MnO2。
(4)从溶液中得到晶体,先通过蒸发浓缩减少溶剂,使溶液达到饱和状态,再冷却结晶,利用高锰酸钾溶解度随温度降低而减小的性质,使高锰酸钾晶体析出。
(5)由溶解度曲线可知,KHCO3溶解度与KMnO4相近,如果生成KHCO3,在后续结晶过程中,析出KMnO4的同时容易析出KHCO3,KHCO3不易与KMnO4分离,会导致得到的高锰酸钾晶体不纯。
15.(2025•增城区一模)二水合氯化钙(CaCl2·2H2O)常用于食品加工、制药领域。工业上用石灰石(含有Fe2O3、MgO、SiO2等杂质)为原料,生产工艺流程如下:
查阅资料可知:
①SiO2不溶于水,也不与稀盐酸反应。
②CaCl2的水合物形式随温度变化如下:
温度
<29.8℃
29.8℃到45℃
45℃到175℃
>175℃
CaCl2的水合物形式
CaCl2·6H2O
CaCl2·4H2O
CaCl2·2H2O
CaCl2
(1)石灰石需用粉碎机预处理,该操作的目的是________。
(2)操作1生成的气体在生产生活中用途广泛,可用于________(写一点)。
(3)滤液1中含有的阳离子除Ca2+、Mg2+外,还有________。
(4)生成滤渣2的化学方程式是________(写一个)。
(5)上述流程不能用NaOH代替熟石灰的原因是________。
(6)从滤液2中得到CaCl2·2H2O晶体的具体操作是________。
【答案】(1)增大反应物的接触面积,使反应更快更充分
(2)灭火(合理即可)
(3)H+、Fe3+
(4)/
(5)避免引入Na+导致产品不纯
(6)控制温度在45℃到175℃时加热蒸发、趁热过滤
【难度】0.65
【知识点】盐类参与的反应、酸的通性、结晶分离混合物、化学方程式的书写
【详解】(1)石灰石粉碎后,颗粒变小,与稀盐酸的接触面积增大,能使反应更充分,加快反应速率。
(2)石灰石主要成分碳酸钙与稀盐酸反应生成二氧化碳气体,二氧化碳不燃烧也不支持燃烧,密度比空气大,可用于灭火;还是植物光合作用的原料,可作气体肥料等。
(3)石灰石中Fe2O3与稀盐酸反应生成FeCl3,FeCl3会电离出Fe3+;加入的稀盐酸过量,会电离出H+,所以滤液1中含有的阳离子除Ca2+、Mg2+外,还有Fe3+、H+。
(4)滤液1中含MgCl2、FeCl3,加入熟石灰Ca(OH)2,MgCl2与Ca(OH)2反应生成Mg(OH)2沉淀和CaCl2,化学方程式为;FeCl3与Ca(OH)2反应生成Fe(OH)3沉淀和CaCl2,化学方程式为,任选一个反应方程式书写即可。
(5)熟石灰Ca(OH)2与滤液1中杂质反应后,不会引入新的杂质离子。而NaOH与MgCl2、FeCl3反应会生成NaCl,会引入新杂质Na+,影响最终产品二水合氯化钙的纯度。
(6)根据表格信息,要从滤液2中得到CaCl2⋅2H2O晶体,需控制温度在45℃到175℃时加热蒸发、趁热过滤。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
学科网(北京)股份有限公司
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