初中化学《以化工生产为背景的中考命题》有答案文档格式.docx
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三、化工流程图题型的结构、解题方法和思路
1.化工流程图题型的结构:
题头(引入信息)→题干(提取信息,应用解题)→题尾(得出结论或产品)。
2.解题方法和思路:
3.具体操作:
(1)关注“箭头”:
箭头进入的是投料(即反应物),出去的是生成物(包括主产物和副产物)。
(2)关注方框内所指。
(3)关注流程“三线”和“核心”(如下图):
三线:
出线和进线均表示物料流向或操作流程,可逆线表示物质循环使用。
典例解析
一、海水资源的利用
[解题指引]实质是考查混合物的除杂、分离、提纯的有关实验基础知识、基本操作和技能。
当遇到这类题目时,要求考生一定要认真在流程(图)中找出得到的主要物质是什么,混有的杂质有哪些;
认真分析当加入某一试剂后,能与什么物质发生反应,生成了什么产物,要用什么样的方法才能将杂质除去。
只有这样才能明白每一步所加试剂或操作的目的。
1.制盐工业
[例1](2012年广东梅州)粗盐中含有MgCl2、CaCl2等杂质,工业提纯粗盐的工艺流程如下图所示。
(1)Ca(OH)2溶液的pH________7(填“>”、“=”或“<”)。
步骤①反应的化学方程式为:
____________________________________________________。
(2)步骤③操作a的名称是______。
步骤④加入适量盐酸的目的是除去滤液中的Na2CO3和__________。
(3)若步骤①和步骤②的顺序颠倒,则最后所得的精盐水中还含有________________。
思维点拨:
加入Ca(OH)2溶液的目的是除去MgCl2杂质,加入Na2CO3溶液的目的是除去CaCl2杂质和将过量的Ca(OH)2转化为NaOH,但要留心它们加入的量均“过量”。
因此,过滤后加入适量的盐酸,是为了除去它们以得到纯净的精盐水。
答案:
(1)>MgCl2+Ca(OH)2===Mg(OH)2↓+CaCl2
(2)过滤NaOH(3)CaCl2
2.海水提取金属镁
[例2](2010年广东肇庆)海水中有大量可以利用的化学资源,例如氯化镁、氯化钠、溴化钾等。
综合利用海水制备金属镁的流程如下图所示:
(1)贝壳主要成分的化学式是__________。
电解
(2)操作a的名称是________,在实验室中进行此项操作时,需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、________。
(3)工业冶炼镁常用电解MgCl2的方法,反应为:
MgCl2=====Mg+______。
(4)写出第②、③两步反应的化学方程式:
②________________________________________________;
③________________________________________________
海水提取金属镁,与海水制盐相类似,都要经过沉淀、过滤、结晶等几个关键的主要步骤。
熟悉海水提取镁工业流程,故很易得知操作a是什么。
(1)CaCO3
(2)过滤漏斗(3)Cl2↑(4)②CaO+H2O===Ca(OH)2③Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O
二、空气资源与合成氨工艺流程
[例3](2012年广东佛山)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,对社会发展与进步做出了巨大贡献。
合成氨的工艺流程图如下:
高温
(1)合成氨需要的氮气来自空气,空气中氮气的体积分数约为__________。
(2)制取氢气的反应过程为:
C+H2O=====CO+H2,CO+H2O=====CO2+H2。
上述两个化学方程式中表现氧化性的物质是__________(填化学式)。
(3)原料中N2、H2中常含有CO2和水蒸气,反应前要净化。
净化的过程是_______________________
(4)写出N2、H2反应生成NH3的化学方程式:
____________________________。
(5)将沸点不同的气体分离开来,常采用液化分离法。
如控制温度在-183℃时,可将空气中N2与O2分离。
根据下表中物质的沸点判断,要将产物NH3与N2、H2分离开来,最适宜的温度应该控制在______℃。
物质
H2
N2
O2
NH3
沸点/℃
-252
-195.8
-183
-33.35
本题虽然是工业流程图题,但是利用流程图中的信息不多,甚至不借助流程图也可直接解题。
更多的是考查对各部分基础知识的掌握及综合运用。
这也是工业流程图题的一种类型。
(1)78%
(2)H2O(3)先把原料气通过NaOH溶液,再通过浓硫酸(或通过碱石灰等干燥剂)
(4)N2+3H22NH3(5)-33.35
三、石灰石工业
[解题指引]首先从石灰石作为原料,获取要制备的物质,写出主要的化学方程式或制备原理,观察有没有副产物,如果有,则剩余的步骤就是分离和提纯操作了。
[例4](2012年广东)下面是某工厂苛化法生产烧碱的示意图。
请回答下列问题:
(1)X的化学式:
________。
(2)生石灰可以由__________(填名称)高温煅烧而得,其反应的化学方程式为:
___________________
(3)操作②的名称是________;
结晶得到的固体烧碱中可能含有少量的__________(写化学式);
烧碱有强烈的腐蚀性,如果不慎将碱液沾到皮肤上,可先用较多的水冲洗,再涂上稀________溶液。
(4)滤液C可加入反应池循环再利用,目的是降低生产成本和防止__________。
====
石灰石经过高温煅烧可得生石灰,生石灰与水反应可得氢氧化钙(石灰乳),而石灰乳的作用是和纯碱反应制得氢氧化钠,但要考虑氢氧化钙过量带来除杂问题。
(1)H2O
(2)碳酸钙(合理即可)CaCO3CaO+CO2↑(3)蒸发浓缩Ca(OH)2硼酸
(4)污染环境(合理均可)
四、化工实验产生的废液
[解题指引]这类实验题主要包括污水处理工业、金属回收工业、新产品的制取等,综合性很强,常常通过物质的制备,混合物的分离、提纯,物质的回收利用,流程设计是否合理等方面设计试题。
这类综合实验题,通过认真分析,可以化解为几个相对独立又相互联系的小实验、小操作来进行解答。
由各个小实验确定各步操作方法,又由各个小实验之间的关系确定操作的先后顺序。
[例5](2010年广东)硫酸铜晶体常用作农业和渔业的杀虫剂、杀菌剂。
以下是由废铜料(含铁)生产硫酸铜晶体的流程。
(1)B的化学式为________,操作a的名称是________。
(2)②的反应基本类型为____________;
反应①、③的化学方程式分别为①__________________________;
③__________________________
(3)已知:
Cu+2H2SO4(浓)=====CuSO4+SO2↑+2H2O。
从环保和经济的角度分析,对比途径Ⅰ、Ⅱ,途径Ⅰ的优点有不产生有害气体和____________________________。
本题是由废铜料制取硫酸铜晶体,废铜料中除了铜外,还含有铁杂质,故需要先除去铁,再由纯净的铜经过反应制得硫酸铜。
其中,试剂X在途径Ⅰ的生产流程中出现了两次。
(1)CuO过滤
(2)化合反应Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑CuO+H2SO4===CuSO4+H2O
(3)硫酸的利用率高(合理均可)
分类练习
类型一、海水资源的利用
1.(2012年广东肇庆)某食盐样品中含有少量沙土、氯化钙和氯化镁。
以下是除去食盐样品中沙土、氯化钙和氯化镁的实验流程。
根据流程图回答:
(1)操作Ⅰ的名称是______,加入的试剂A是__________________,沉淀是___________________。
(2)写出NaOH与杂质反应的化学方程式:
________________________________________________;
(3)加入试剂B的目的是___________________________;
(4)蒸发结晶时用到玻璃棒的作用是:
___________________________________________。
⑴过滤碳酸钠(或Na2CO3)碳酸钙(或CaCO3)⑵2NaOH+MgCl2===Mg(OH)2↓+2NaCl
⑶除去NaOH和Na2CO3⑷搅拌,防溅
2.海水中含有丰富的氯化镁。
下图是从海水中提取镁的简单流程。
上述提取Mg的过程中,试剂A最好选用________________(从利用丰富的石灰石资源考虑)。
沉淀B与试剂C发生的是中和反应,则沉淀B的化学式为__________,由无水MgCl2制取Mg的化学方程式为:
______________________。
电解无水MgCl2的过程中,____能转化为______能。
海水本身就是含有MgCl2的溶液,它与通过步骤①、②到的MgCl2溶液有何不同:
____________________
通电
_________________________________________________________________________________________。
熟石灰(或生石灰)Mg(OH)2MgCl2Mg+Cl2↑电化学后者是经过富集和分离后的溶液(或海水中含有氯化钠等多种溶质,氯化镁的浓度很低)
类型二、石灰石工业
3.(2011年广东肇庆)氯化钙是多用途的干燥剂和建筑防冻剂。
实验室里用石灰石和盐酸制备二氧化碳的含酸废液(含有MgCl2、FeCl3等)通过以下途径制得无水氯化钙。
(1)操作Ⅰ的名称为____,操作Ⅱ的名称为________________滤渣的化学成分有_________________。
(2)石灰乳的作用:
①______________;
②___________________________。
写出其中一个反应的化学方程式:
_____________________________。
⑴过滤冷却结晶(或结晶)Mg(OH)2、Fe(OH)3⑵中和废液中的酸使废液中的镁、铁充分沉淀2HCl+Ca(OH)2===CaCl2+2H2O
4.(2011年广东广州)氯化钙在生活中常用作干燥剂、融雪剂,在工业上可用于制造防冻液等。
某工厂以石灰石为原料生产二水氯化钙(CaCl2·
2H2O)的流程如下。
原料石灰石中含有的杂质主要是MgCO3、MgSO4和Al2O3。
(1)石灰石粉溶解时,Al2O3发生反应的化学方程式为:
__________________________________。
(2)加入BaCl2除去的杂质离子是___________;
加入Ca(OH)2除去的杂质离子是__________。
(3)检验“滤液”酸碱性,如果显碱性,还需加入适量的________(填化学式)提高产品纯度。
(1)Al2O3+6HCl===2AlCl3+3H2O
(2)SO42-Mg2+(3)HCl
类型三、化工实验废液
5.兴趣小组的同学在开展“废物利用、减少污染”的活动中,取某工厂合金废料(含铝、铁、铜)进行如下实验:
(1)操作Ⅰ的名称是________;
该操作需用到的铁制仪器为________________。
(2)固体A的成分是__________________;
操作Ⅱ反应的化学方程式为:
_______________________
(3)黑色固体C加适量稀硫酸反应的化学方程式为:
________________________________。
(4)图中由含铝的钠盐制备氯化铝有两种途径,你认为合理的途径是_____(填“Ⅰ”或“Ⅱ”),理由是__________________________________________________________________________。
⑴过滤铁架台(带铁圈)⑵铁、铜(或Fe、Cu)Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑⑶CuO+H2SO4===CuSO4+H2O⑷Ⅱ途径Ⅱ没有引入新的杂质,得到的是纯净的氯化铝溶液(合理均可)
类型四、化石燃料——有机合成工艺
6.(2011年广东佛山)煤是社会生产、生活中最重要的能源,工业上常把煤进行气化和液化处理,使煤变成清洁能源。
煤气化和液化流程示意图如下图所示:
(1)第①步操作发生的是________变化(填“物理”或“化学”)。
(2)第②步是精炼煤与水蒸气的反应,化学方程式为:
_______________________________。
(3)第③步反应的基本类型属于__________。
(4)含硫化合物洗液经过提炼后,可用来制硫酸,过程是含硫化合物氧化得到SO2,SO2进一步氧化得到X,X与水反应得到H2SO4,则X的化学式为________。
(5)从“绿色化学”的角度分析,“煤的气化和煤的液化”生产流程的优点:
______________________________________________。
⑴物理⑵C+H2O(气)CO+H2⑶化合反应⑷SO3⑸原料全部转化为产品(或原料利用率100%等),实现“零排放”(或不对环境造成污染等)
强化练习
1.(2012年江苏苏州)同学们称取了5.0g粗盐,在老师的指导下经过提纯操作,得到了较纯的精盐。
请回答下列问题。
(1)在除去不溶性杂质实验中用得最多的仪器是____________。
(2)除去泥沙等不溶性杂质后,粗盐中还含有氯化镁、氯化钙、硫酸钠等可溶性杂质。
将这些可溶性杂质除去的实验方案如下(所加试剂均稍过量):
①加入Na2CO3溶液发生的化学反应用化学方程式可表示为:
__________________________________
_______________________________________。
②过滤后得到的沉淀除有氢氧化镁、碳酸钙、硫酸钡外,还有____________;
所得滤液中的溶质除NaCl外,还有Na2CO3和________,在蒸发食盐水时为防止液滴飞溅,操作时应连续搅拌,还应_____________
_________________。
答案:
(1)玻璃棒
(2)①Na2CO3+CaCl2===CaCO3↓+2NaClNa2CO3+BaCl2===BaCO3↓+2NaCl
②BaCO3NaOH在出现较多晶体时停止加热
2.用作牙膏摩擦剂的轻质碳酸钙可以用矿石A来制备,某化学兴趣小组设计了2种转化流程,如下图所示。
微热
已知:
a.二氧化碳持续通入氢氧化钙溶液发生如下反应:
CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O,CaCO3+H2O+CO2===Ca(HCO3)2;
b.碳酸氢钙可溶于水,微热易分解:
Ca(HCO3)2CaCO3↓+H2O+CO2↑;
c.生石灰与水充分反应后可得到颗粒非常细小的熟石灰浆。
(1)小王主张用流程①、②、④和操作Ⅱ的设计,认为其工艺简单。
请写出反应①和④的化学方程式:
①_________________________;
④________________________________________;
操作Ⅱ包括________
____等工序。
(2)制轻质碳酸钙时,D为__________(选填“悬浊液”、“溶液”或“乳浊液”),理由是___________
_____________________________________。
(3)小李认为流程①、②、③和操作Ⅰ比小王的主张更好,其理由是___________________________
_______________________________;
操作Ⅰ包括搅拌和微热等工序。
答案:
⑴CaCO3CaO+CO2↑Na2CO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+2NaOH搅拌、过滤⑵悬浊液
澄清石灰水中氢氧化钙的浓度太小,生产效率很低⑶利用产生的二氧化碳比另加碳酸钠溶液更经济,生产成本更低
3.近年来有人提出了利用海水(含氯化钠)处理含二氧化硫的废气,该方法的流程如下:
(1)上图中从海水最终得到“NaCl(产品)”的过程属于______________(填“物理变化”或“化学变化”)。
(2)图中反应①、③、④属于化合反应的是_____(填序号)。
(3)①中的反应物是氯化钠和___________,该反应的化学方程式为:
___________________________
(4)反应④的化学方程式为:
___________________________________。
⑴化学变化⑵③⑶水(或H2O)2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑⑷NaHSO3+HCl===NaCl+SO2↑+H2O
4.(2010年广东佛山)作为推行“低碳经济”的重要科技进步,太阳能光伏发电成为2010年上海世博会的“亮点”。
太阳能光伏发电最关键的材料是高纯硅。
三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法。
生产流程示意图如下:
(1)三氯甲硅烷(SiHCl3)是由_____种元素组成的化合物。
(2)“精馏”也是蒸馏的一种形式。
通过蒸馏可把液体混合物分离开,原理是利用混合物各成分的________(填“熔点”或“沸点”)不同。
(3)写出从粗硅到SiHCl3(粗)的化学方程式:
。
(4)为了达到绿色化学和资源综合利用的目的,上述生产流程中某些物质可循环使用,这些物质是____________(填化学式)。
300℃以上
=======
(5)石英沙的主要成分是SiO2,含有少量Al2O3。
若要除去石英沙中少量的杂质,可选用的试剂是_________________________(填化学式)。
⑴3⑵沸点⑶Si+3HClSiHCl3+H2⑷H2、HCl⑸HCl(或HNO3,或H2SO4)
5.高纯度的氧化铜可用作颜料、有机合成催化剂等,以下是用粗铜粉氧化法获取高纯度氧化铜的流程图。
回答下列问题:
(1)1∶1的硫酸溶液是用1体积98%的浓硫酸与1体积水混合而成,配制该硫酸溶液时,一定要把_________慢慢注入_____,并不断搅拌。
(2)写出硫酸与氧化铜反应的化学方程式:
(3)写出固体B所含的物质:
__________
(4)洗涤固体B应使用的试剂是________________。
(1)浓硫酸水
(2)CuO+H2SO4===CuSO4+H2O(3)Fe、Cu(4)稀硫酸
6.(2012年江苏泰州)下图是用绿色粉末A制取红色金属H的两种流程,其中白色固体F是一种常见的建筑材料,固体乙是目前用途最广、产量最高的金属。
(1)写出有关物质的化学式:
B______;
乙______。
(2)写出转化①的化学方程式:
,F的其他用途有
(3)转化②的过程中生成红色固体H的化学方程式为:
_________________________;
如果在转化②中同时产生气体,则原因是(用化学方程式说明)_____________________________。
(4)转化③发生的反应方程式为:
________________________。
(5)如果在实验室中由物质A制取H,上述两种流程中,操作比较简便的是流程____________。
(1)CuOFe
(2)CaCO3CaO+CO2↑干燥剂(3)Fe+CuCl2===Cu+FeCl2
Fe+2HCl===H2↑+FeCl2(4)CO+CuOCu+CO2(5)流程一
7.实验结束时,同学们将含有CuSO4、ZnSO4、FeSO4的废液倒在废液缸里,如果将废液直接排放就会造成水污染。
于是几位同学利用课余处理废液,回收工业重要原料硫酸锌和有关金属。
实验过程如下:
请回答:
(1)滤液A和滤液B含有相同的溶质,其名称是________;
固体B的化学式为________。
(2)写出步骤①其中一个反应的化学方程式:
_______________________;
步骤④发生反应的化学方程式为:
(3)要检验步骤④中加入的稀硫酸是否足量的方法___________________________________________
_______________________________________________________________________
(1)硫酸锌Fe
(2)Zn+CuSO4===ZnSO4+CuZn+H2SO4===ZnSO4+H2↑(3)取步骤④的滤渣于试管中,加入少量稀硫酸,若有气泡产生则说明酸不足(或若无气泡产生,则说明酸足量)。
8.某校课题研究小组到电镀厂考察,了解到铁件镀铜的主要工艺流程如下:
结合流程中提供的信息回答:
(1)流程Ⅱ废水中含有的物质有。
(2)经测定:
流程Ⅳ中废水的pH为4,废水中一定没有___________。
(3)流程Ⅳ废水中除流程Ⅰ、Ⅱ引入的物质外,还含有__________;
请设计简单方案来证明你的推断:
_________________________________________________________________________
_________________________________________。
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