化学流程图的专项培优 易错 难题练习题附答案解析Word文档下载推荐.docx
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废铁屑中含有少量铁绣,却对产物的成分没有影响,原因是铁锈中的氧化铁能和稀硫酸反应生成硫酸铁,硫酸铁能和铁反应生成硫酸亚铁。
步骤Ⅲ中,加入碳酸钠溶液时,碳酸钠能和硫酸亚铁反应生成碳酸亚铁和硫酸钠,从而得到碳酸亚铁,因此从复分解反应的条件分析,该试剂可以是Na2CO3溶液。
2.镁是一种用途很广的金属,目前世界上60%的镁是从海水(溶质主要含NaCl和MgCl2等)中提取的,主要步骤如下:
(1)工业生产中,加入试剂①发生反应的化学方程式为______,试剂②的名称为______;
(2)写出无水MgCl2在熔融状态下电解制取金属镁的化学方程式______,该反应属于基本反应类型中的______反应。
【答案】MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaCl2稀盐酸MgCl2
Mg+Cl2↑分解
流程图题,由图分析氯化镁转化为氢氧化镁,通常加入氢氧化钙,通过氯化镁和氢氧化钙反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钙,过滤可实现分离;
氢氧化镁转化为氯化镁,加入稀盐酸,氢氧化镁和稀盐酸反应生成氯化镁和水;
无水氯化镁熔融状态下电解生成镁和氯气,属于分解反应。
(1)、氯化镁转化为氢氧化镁需要加入氢氧化钙进行反应,氯化镁与氢氧化钙反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钙,反应的化学方程式为:
结合流程图分析,由氢氧化镁转化为氯化镁,需加入的试剂为稀盐酸,因此试剂②为稀盐酸;
(2)、由流程图可知无水氯化镁在熔融状态下电解生成镁和氯气,化学反应方程式为:
该反应一种反应物,生成两种生成物,故反应的类型为分解反应。
【点睛】
本题为流程图题,解题时认真观察流程图,结合物质之间的转化关系选择合适的试剂,再正确书写方程式,选择合适的方法实现物质的分离。
需要注意的时利用海水中的氯化镁转化为氢氧化镁时,加入碱液实现转化,工业上通常加入的物质是氢氧化钙溶液,成本比氢氧化钠要低,再利用氢氧化镁和稀盐酸反应生成氯化镁,得到无水氯化镁之后,在熔融状态下电解可以得到单质镁和氯气。
3.《天工开物》中介绍了锌的冶炼方法:
把炉甘石(ZnCO3)和煤炭饼装入炼锌罐(如下图所示),泥封,“其底铺薪,发火煅红”“冷定毁罐取出”。
(已知:
锌的熔点为419℃,沸点为907℃)
(1)反应区中,ZnCO3分解生成ZnO和另一种氧化物,反应的化学方程式为_________。
C与ZnO发生置换反应得到Zn,反应中化合价升高的元素是_____。
(2)冷凝区中,锌由气态转化为液态,理论上该区应控制的温度范围是_____℃。
(3)“冷定”后方能“毁罐”取锌、从化学变化角度解释其原因:
_____。
【答案】ZnCO3
ZnO+CO2↑C(或“碳”)419~907防止生成的锌在较高温度下又被氧化成氧化锌(或“2Zn+O2
2ZnO”)
碳酸锌高温生成氧化锌和二氧化碳,碳和氧化锌高温生成锌和二氧化碳,锌和氧气加热生成氧化锌。
(1)反应区中,ZnCO3分解生成ZnO和二氧化碳,反应的化学方程式为
C与ZnO发生置换反应得到Zn和二氧化碳,故反应中化合价升高的元素是碳。
(2)锌的熔点为419℃,沸点为907℃,冷凝区中,锌由气态转化为液态,故该区应控制的温度范围是419~907℃。
(3)锌在较高温度被氧化成氧化锌,“冷定”后方能“毁罐”取锌,原因是防止生成的锌在较高温度下又被氧化成氧化锌。
4.化学兴趣小组同学,在实验后欲对无色澄清的废液进行检验并回收利用。
已知该无色废液中可能含有硫酸、盐酸、氯化镁、氯化钡中的一种或几种,他们的检验和回收流程如下:
完成填空:
①操作Ⅰ、操作Ⅱ的名称是________;
②生成白色沉淀A的基本反应类型是__________;
③无色溶液2中加入足量稀盐酸的现象为__________;
④由实验可知,废液中一定含有的溶质是________,用化学方程式解释一定不存在的物质的原因______
【答案】过滤复分解反应有气泡产生氯化镁、氯化钡
已知该无色废液中可能含有硫酸、盐酸、氯化镁、氯化钡中的一种或几种,加入氢氧化钠溶液,产生白色沉淀,氯化镁能与氢氧化钠反应生成氢氧化镁白色沉淀,故一定含氯化镁,向白色沉淀A中加足量稀盐酸,氢氧化镁能与稀盐酸反应生成氯化镁和水,蒸发可得氯化镁固体,向无色溶液1中加入过量碳酸钠溶液,产生白色沉淀B,氯化钡能与碳酸钠反应生成碳酸钡白色沉淀,故废液中一定含有氯化钡,由于氯化钡能与硫酸反应生成硫酸钡沉淀,故废液中一定不含硫酸,碳酸钠过量,故无色溶液2中一定含有碳酸钠,加入足量稀盐酸,碳酸钠能与稀盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水,蒸发,可得氯化钠。
①操作Ⅰ、操作Ⅱ实现了固液分离,是过滤;
②加入氢氧化钠溶液,氯化镁能与氢氧化钠反应生成氢氧化镁和氯化钠,该反应是由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;
③无色溶液2中一定含有碳酸钠,加入足量稀盐酸,碳酸钠能与稀盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水,故实验现象为:
有气泡产生;
④由分析可知,废液中一定含有氯化镁、氯化钡,一定不含硫酸,因为氯化钡能与硫酸反应生成硫酸钡和盐酸,该反应的化学方程式为:
5.氯化亚铜(CuCl)广泛应用于冶金、电镀、医药等行业。
已知CuCl难溶于水和乙醇,在潮湿空气中易变质。
CuCl的制备流程如下:
(1)“滤液1”中除了Na+、SO42-外,还存在较多的离子是______________;
滤液2中含有的溶质有__________________。
(2)“反应”中发生的化学变化生成了某种气体,这种气体能跟水直接化合产生硫酸,“反应”过程的化学反应方程是:
__________________。
(3)“操作a”的名称是__________________,流程中可以循环利用的物质(水除外)是_________________(写化学式)。
(4)能用“水洗”的原因是__________________,“水洗”的作用是__________________,“醇洗”的目的是__________________。
(5)160gCuSO4与足量NaCl经上述制备流程,可生成的CuCl最多是__________________g。
【答案】Cl-Cu2+NaCl、Na2SO4和H2SO4
过滤NaClCuCl难溶于水;
洗去可溶性杂质,保留CuCl快速去除CuCl表面的水、防止其氧化99.5
(1)溶解过程和结晶过程离子的种类不变,滤液中含有Na+、SO42-、Cl-和Cu2+;
“反应”中发生的化学变化是
,产生的SO3迅速与水化合生成硫酸,所以滤液2中含有的溶质有NaCl、Na2SO4和H2SO4;
(2)SO3能与水化合生成硫酸,“反应”中发生的化学变化是
(3)“操作a”的名称是过滤,流程中NaCl既是反应物,又是生成物,故可以循环利用的物质NaCl;
(4)能用“水洗”的原因是CuCl难溶于水,“水洗”的作用是洗去可溶性杂质,保留CuCl,“醇洗”的目的是快速去除CuCl表面的水、防止其氧化;
(5)反应前后铜元素的质量相等,设可生成的CuCl质量最多是x。
解得x=99.5g
答:
160gCuSO4与足量NaCl经上述制备流程,可生成的CuCl最多是99.5g。
6.为了除去NaCl溶液中含有少量的MgCl2、CaCl2和Na2SO4等杂质,某小组同学选用Na2CO3溶液、稀盐酸、Ba(OH)2溶液三种试剂,按一定的顺序进行如图所示的实验。
回答下列问题:
(1)实验Ⅰ中加入试剂A除去的杂质是_________。
(2)实验Ⅱ中加入的试剂B是_________溶液;
加入过量B的目的是__________。
(3)滤液②中除Na+和Cl-外,还含有的离子是__________(填离子符号)。
(4)实验Ⅲ中发生的中和反应的化学方程式__________。
(5)由所得NaCl溶液制成氯化钠晶体,所需操作为_________。
【答案】MgCl2和Na2SO4Na2CO3除去氯化钙和过量的氢氧化钡CO32-和OH-NaOH+HCl=NaCl+H2O蒸发结晶
(1)实验Ⅰ中加入试剂A是氢氧化钡溶液,除去的杂质是MgCl2和Na2SO4,氯化镁和氢氧化钠生成氢氧化镁沉淀和氯化钠,硫酸钠和氢氧化钡反应生成硫酸钡沉淀和氯化钠;
(2)实验Ⅱ中加入的试剂B是Na2CO3溶液,加入过量B目的是除去氯化钙和过量的氢氧化钡,氯化钙和碳酸钠生成氯化钠和碳酸钙沉淀;
氢氧化钡和碳酸钠反应生成碳酸钡沉淀和氢氧化钠;
(3)滤液②中除Na+和Cl-外,还含有的离子是过量碳酸钠中的碳酸根离子(CO32-)和反应生成氢氧化钠中的氢氧根离子(OH-);
(4)实验Ⅲ所加试剂C是盐酸,发生的中和反应是氢氧化钠和盐酸反应生成氯化钠和水,反应的化学方程式:
NaOH+HCl=NaCl+H2O;
(5)氯化钠的溶解度受温度影响较小,由所得NaCl溶液制成氯化钠晶体,所需操作为蒸发结晶。
所加碳酸钠溶液的作用:
除去溶液中的氯化钙以及过量的氢氧化钡,因此碳酸钠要在氢氧化钡之后滴加。
7.Li2CO3是生产锂电池的重要原料,电解铝废渣(主要含AlF3、LiF、NaF、CaO等物质)可用于制备Li2CO3。
已知:
Li2CO3的溶解度:
0℃1.54g;
20℃1.33g;
80℃0.85g。
(1)在加热条件下酸浸,反应生成能腐蚀玻璃的氟化氢(HF)气体,写出AlF3发生反应的化学方程式:
_________,该化学反应属于____________反应(填写基本反应类型)。
(2)滤渣B的主要成分是____________。
(3)“转化”后所得LiHCO3溶液中含有的Ca2+需要加入Li3PO4除去。
除钙步骤中其他条件不变,反应相同时间,温度对除钙率和Li2CO3产率的影响如图所示。
随着温度升高最终Li2CO3的产率逐渐减小的原因是_____________________。
(4)热分解后,获得Li2CO3需趁热过滤的原因是____________。
进行过滤操作需要的玻璃仪器有玻璃棒、______________、_______________,玻璃棒的作用是______________。
(5)将酸浸时产生的气体通入Al(OH)3和Na2SO4溶液的混合物中可产生难溶物冰晶石(Na3AlF6),该反应的化学方程式为_________________。
【答案】2AlF3+3H2SO4(浓)
Al2(SO4)3+6HF↑复分解Al(OH)3温度过高LiHCO3分解产生Li2CO3沉淀,与Ca3(PO4)2一同被过滤Li2CO3的溶解度随温度升高而降低,趁热过滤可减少Li2CO3溶解损失烧杯漏斗引流12HF+2Al(OH)3+3Na2SO4=2Na3AlF6+3H2SO4+6H2O
(1)在加热条件下酸浸,反应生成能腐蚀玻璃的气体,AlF3与浓硫酸发生反应生成硫酸铝和氟化氢,化学方程式为:
2AlF3+3H2SO4(浓)
Al2(SO4)3+6HF↑;
该反应是两种化合物互相交换成分生成另外两种化合物,属于复分解反应。
故填:
复分解;
(2)电解铝废渣用浓硫酸酸浸溶解,生成HF,形成含有Al3+、Li+、Na+、Ca2+、SO42-的溶液,向滤液中加入碳酸钠溶液使Al3+、Li+、Ca2+转化为Al2(CO3)3、Li2CO3及CaCO3沉淀,过滤后向沉淀中加水,通入足量二氧化碳,使Al2(CO3)3转化为Al(OH)3,Li2CO3、CaCO3沉淀溶解转化为碳酸氢锂和碳酸氢钙,过滤则滤渣B为Al(OH)3,滤渣B的主要成分是Al(OH)3;
Al(OH)3;
(3)温度过高LiHCO3分解产生Li2CO3沉淀,与Ca3(PO4)2一同被过滤,导致最终的产率逐渐减小;
温度过高LiHCO3分解产生Li2CO3沉淀,与Ca3(PO4)2一同被过滤;
(4)根据已知信息,Li2CO3的溶解度随温度升高而降低,趁热过滤可减少Li2CO3溶解损失;
进行过滤操作需要的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯和漏斗,玻璃棒的作用是引流。
Li2CO3的溶解度随温度升高而降低,趁热过滤可减少Li2CO3溶解损失;
烧杯;
漏斗;
引流;
(5)将酸浸时产生的气体(即HF)通入Al(OH)3和Na2SO4溶液的混合物中可产生难溶物冰晶石(Na3AlF6),根据质量守恒定律,生成物还有硫酸和水,该反应的化学方程式为:
12HF+2Al(OH)3+3Na2SO4=2Na3AlF6+3H2SO4+6H2O。
8.二氧化锰是实验室制取氧气的催化剂,在工业生产中应用非常广泛。
用废锂电池的正极材料(LiMn2O4、碳粉等涂覆在铝箔上)制备纳米MnO2,并进行锂资源回收,流程如下图所示:
已知:
2A1+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑请回答下列问题
(1)滤液中溶质的主要成分是_____(填化学式)。
(2)在实验室进行“过滤”操作时,需要的玻璃仪器有烧杯、_____、和玻璃棒,其中玻璃棒的作用是_____。
(3)MnO2与碳粉可经下列三步反应制得纳米MnO2
①
②
③3MnSO4+2KMnO4+2H2O=5MnO2↓+K2SO4+2H2SO4
上述反应中,涉及元素化合价变化的有_____(填序号)。
(4)请设计实验除去二氧化锰中混有的碳粉_____。
【答案】NaAlO2漏斗引流①③将混合物固体在空气中充分灼烧
(1)已知:
2A1+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑滤液中溶质的主要成分是:
NaAlO2
(2)在实验室进行“过滤”操作时,需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗、和玻璃棒,其中玻璃棒的作用是:
引流,防止液体飞溅;
(3)①
中锰元素有+4价变为+2价;
中没哟元素化合价发生改变;
③3MnSO4+2KMnO4+2H2O=5MnO2↓+K2SO4+2H2SO4中锰元素由+2价变为+4价,由+7价变为+4价;
上述反应中,涉及元素化合价变化的有①③
(4)请设计实验除去二氧化锰中混有的碳粉:
混合物固体在空气中充分灼烧,碳燃烧后变为二氧化碳气体,只剩下二氧化锰固体。
9.某种矿石由氧化镁、氧化铁、氧化铜和二氧化硅组成,用它制备氢氧化镁的流程示意图如图所示(已知:
二氧化硅不溶于水也不与稀盐酸反应)。
请回答下列问题。
(1)加稀盐酸之前要将矿石粉碎的目的是_____________。
(2)溶液A中除了Mg2+外,还含有的金属阳离子是______________;
(写离子符号)
写出矿石中的任意一种金属氧化物与稀盐酸反应的化学方程式:
______________(只写一个)。
(3)在溶液A中加入熟石灰调节溶液的pH,可以使溶液中的金属阳离子逐步转化为沉淀。
该实验条件下,使金属阳离子沉淀的相关pH数据见下表。
为保证产品纯度、减少产品损失,并便于操作,所得溶液B的pH的取值范围为______________。
(用不等式表示)
氢氧化物
Fe(OH)3
Cu(OH)2
Mg(OH)2
开始沉淀的pH
1.5
4.2
8.6
完全沉淀的pH
3.2
6.7
11.1
(4)写出溶液B中加入熟石灰发生反应的化学方程式:
___________________________。
【答案】增大接触面积,使反应更充分Fe3+、Cu2+、H+MgO+2HCl═MgCl2+H2O(或Fe2O3+6HCl═2FeCl3+3H2O或CuO+2HCl═CuCl2+H2O)6.7∼8.6MgCl2+Ca(OH)2═Mg(OH)2↓+CaCl2
(1)加稀盐酸之前要将矿石粉碎的目的是增大接触面积,使反应跟充分;
(2)溶液A中含有镁离子、铁离子、铜离子和氢离子等4种阳离子,除了Mg2+外,还含有的金属阳离子是Fe3+、Cu2+、H+;
稀盐酸和氧化镁反应生成氯化镁和水,和氧化铁反应生成氯化铁和水,和氧化铜反应生成氯化铜和水,反应的化学方程式为:
MgO+2HCl═MgCl2+H2O,Fe2O3+6HCl═2FeCl3+3H2O,CuO+2HCl═CuCl2+H2O;
(3)由表中数据可知,溶液pH在6.7时,铁离子和铜离子完全形成沉淀,而镁离子在pH=8.6时开始产生沉淀,因此溶液B的pH可允许的范围为是6.7∼8.6;
(4)溶液B中加入熟石灰时,氯化镁和氢氧化钙反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钙,发生的化学反应方程式为:
MgCl2+Ca(OH)2═Mg(OH)2↓+CaCl2。
10.实验室用铜辉矿(主要成分为Cu2S,含少量Fe2O3、SiO2等杂质)制备某种碱式碳酸铜[Cua(OH)b(CO3)c•dH2O]的主要实验流程如下图。
(1)实验室进行操作I和操作II时,用到的玻璃仪器有:
玻璃棒、烧杯和__________。
(2)“浸取”步骤中发生反应(I、II),其中反应I为:
2MnO2+Cu2S+□H2SO4=2MnSO4+2CuSO4+S↓+4H2O,在□中的化学计量数是________。
(3)“浸取”步骤中,另一反应II的化学方程式为________________。
(4)滤渣I的成分为MnO2、S和___________。
(5)已知部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
沉淀物
Fe(OH)2
Mn(OH)2
开始沉淀
7.5
2.7
5.2
8.3
完全沉淀
9.7
6.4
9.8
“除铁”步骤中,控制适宜的pH范围为_____________。
【答案】漏斗4Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2OSiO22.7~3.2
(1)操作I操作的结果是得到滤渣,所以该操作为过滤;
而操作II操作的结果得到滤液,所以该操作也是过滤。
实验室进行操作I和操作II时,用到的玻璃仪器有:
玻璃棒、烧杯和漏斗;
2MnO2+Cu2S+□H2SO4=2MnSO4+2CuSO4+S↓+4H2O,根据生成的水中的氢原子都来自硫酸,根据氢原子个数可知硫酸的计量数为4,所有□中填上合适的化学计量数为4;
(3)“浸取”步骤中,由于存在氧化铁,氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁和水,对应的化学方程式为Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O;
(4)滤渣I的成分为MnO2、S(生成的)、SiO2(铜辉矿中的)等杂质;
(5)
由表可以看出,若只除去铁,则需要让其他离子不能沉淀,所以在“除铁”步骤中,控制适宜的pH范围为2.7∼3.2。
11.硅酸钠(Na2SiO3)是我国优先发展的精细化学产品。
用某种石英砂矿石(主要成分是SiO2,还含有少量的CuO、Na2SO4、Na2CO3)。
工业上制备硅酸钠晶体的流程如下:
查阅资料:
SiO2既不溶于水,也不与盐酸反应;
Na2SO4、Na2CO3均易溶于水。
请回答:
(1)“研磨”的目的是__________________________________;
(2)实验室的过滤操作中必须用到的玻璃仪器有:
烧杯、漏斗、________,过滤时发现过滤速率缓慢,可能原因是______________________________;
(3)“酸浸”过程中发生反应的化学方程式为_________________________;
(4)“碱浸”时加入的碱液应选用_________________(填化学式)溶液。
【答案】加速溶解(或加大反应物之间的接触面积或加快反应速率)玻璃棒滤纸没有紧贴漏斗内壁CuO+2HCl=CuCl2+H2ONaOH
(1)由于反应物之间接触越充分反应越快,同时颗粒越小,溶解也就越快,所以“研磨”的目的是加速溶解(或加大反应物之间的接触面积或加快反应速率);
(2)实验室的过滤操作中必须用到的玻璃仪器有:
烧杯、漏斗、玻璃棒,过滤时发现过滤速率缓慢,可能原因是:
滤纸没有紧贴漏斗内壁;
(3)“酸浸”是除去氧化铜,是氧化铜和硫酸反应生成硫酸铜和水,对应的化学方程式为CuO+2HCl
CuCl2+H2O;
(4)“碱浸”是二氧化硅和氢氧化钠反应,生成硅酸钠和水,对应的化学方程式为SiO2+2NaOH=H2O+Na2SiO3,“碱浸”时加入的碱液应选用NaOH。
12.含氯消毒剂可有效消灭新冠肺炎病毒,NaClO2是一种重要的含氯杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等,其生产NaClO2的工艺流程如下:
(1)补全化学方程式:
2NaClO3+SO2+H2SO4=_________+2NaHSO4。
(2)精制食盐水时,用NaOH溶液将杂质MgCl2转化为沉淀除去,该复分解反应的化学方程式为_____________________。
(3)“尾气吸收”是吸收电解过程中多余的ClO2,请写出“电解”过程中发生的化学反应方程式为:
_____________________________。
(4)该工艺流程中得到的副产品是__________________(填写化学式)。
【答案】2ClO22NaOH+MgCl2=Mg(OH)2↓+2NaCl
NaHSO4
(1)根据质量守恒定律,配平化学方程式,故填2ClO2;
(2)用NaOH溶液将杂质MgCl
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