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初三化学工艺流程题教学提纲
初三化学工艺流程题
初三化学培优专题提高(十七)
——工艺流程题
1.下图是氧化沉淀法生产复印用高档Fe3O4粉的工艺流程简图,根据要求回答问题。
适量NaOH溶液
通一定量空气
加水溶解
过滤除杂
溶液N
沉淀M
工业绿矾(FeSO4·7H2O)
FeSO4溶液
副产品P
产品Fe3O4
(1)铁的另两种常见氧化物的化学式是、。
(2)加水溶解过程中,在实验室里通常要使用的玻璃仪器有烧杯和,操作A的名称
是。
(3)副产品P是,由溶液N获得该副产品的操作顺序是b→→→d。
a.过滤b.加热浓缩c.冷却结晶d.晶体加热至完全失去结晶水
△
(4)通空气时的化学方程式是4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3,由沉淀M获得Fe3O4的过程中发生的反应为Fe(OH)2+2Fe(OH)3===Fe3O4+4H2O,控制“一定量空气”的目的是,沉淀M中Fe(OH)2和Fe(OH)3的最佳质量比为。
(相对分子质量:
Fe(OH)2—90,Fe(OH)3—107)
2.(11分)我市濒江临海,有较长的海岸线,海洋资源十分丰富。
⑴海水晒盐可获得粗盐,在实验室中粗盐经过溶解、、可制得精盐。
⑵晒盐后得到的卤水中含有MgCl2、KCl和MgSO4等物质,右图是它们的溶解度曲线示意图。
①设t1℃时MgCl2、KCl和MgSO4三种物质的溶解度分别为a、b、c,则它们的大小关系为。
②将卤水加热到t2℃以上,根据溶解度曲线,首先析出的晶体是。
⑶目前世界上60%的镁是从海水中提取的。
其主要步骤如下:
①提取Mg的过程中,试剂A可以选用_________,试剂B选用_________,由无水MgCl2制取Mg的反应类型为。
②分离出Mg(OH)2后的NaCl溶液中还含有CaCl2、Na2SO4等杂质,为了获得NaCl溶液,在分离后的溶液中依次加入过量的BaCl2溶液、Na2CO3溶液,过滤,再向滤液中加入适量盐酸。
实验中加入过量BaCl2溶液是为了除去 ;加入过量Na2CO3溶液的目的是 。
⑷目前海水淡化普遍采用“多级闪急蒸馏法”,证明蒸馏得到的水为淡水的方法是
。
海底矿产资源“可燃冰”,其主要成分是水合甲烷晶体(CH4·nH2O),若水合甲烷晶体中CH4的质量分数为10%,则水合甲烷晶体的化学式为。
3.镁合金的强度高、机械性能好。
这些特性使金属镁成为制造汽车、飞机、火箭的重要材料,从而获得“国防金属”的美誉。
海水提镁是国际上的主要趋势,工业流程图如下:
其步骤为:
I.将海边大量存在的贝壳(主要成分为CaCO3煅烧成生石灰,并将生石灰制成石灰乳
Ⅱ.将石灰乳加入到海水反应池中,经过沉降、过滤得到Mg(OH)2沉淀
Ⅲ.在Mg(OH)2沉淀中加入盐酸中和得到MgCl2溶液,再经蒸发结晶得到MgCl2·6H2O
Ⅳ.将MgCI2·6H2O在一定条件下加热得到无水MgCl2
V.电解熔融的无水MgCl2可得到Mg
(1)请根据上述步骤回答问题:
①写出步骤I、Ⅲ的有关化学方程式:
.
I.贝壳煅烧成生石灰
Ⅲ.Mg(OH)2沉淀中加入盐酸中和
②步骤I~V中有分解反应的是(填写步骤序号):
③步骤11中的蒸发是利用风吹日晒来完成的,而在实验室中进行次项操作需要的主要
仪器有、、酒精灯、带铁圈的铁架台、坩埚钳等。
④上述海水提镁的流程中,采取了哪些措施来降低成本、减少污染的?
请写出其中一点:
(2)回答下列问题:
①右图为镁元素的某种粒子结构示意图,该图表示(填序号)
A.分子B.原子C.阳离子D.阴离子.
②镁原子在化学反应中容易失去电子,镁是一种(填“活泼”或”不活泼”)金属,除了能与氧气反应,还可以与氮气、二氧化碳等反应。
(3)为测定约含镁30%的镁铝合金(不含其它元素)中镁的质量分数。
①第一小组设计下列实验方案:
称量ag镁铝合金粉末,放在如右
图所示装置的惰性电热板上,通电使其充分灼烧。
讨论一:
欲计算镁的质量分数,该实验中还需测定的一种数据是
讨论二:
若用空气代替0。
进行实验,对测定结果(填“有”或“无”)影响。
②第二小组设计下列实验方案:
称取bg镁铝合金,与足量的稀盐酸完全反应。
欲计算镁的质量分数,该实验中还需测定的一种数据是。
4.某校化学兴趣小组参观制碱厂后,获得以下信息并对相关问题进行研究。
【产品与原理】
该厂采用“侯氏制碱法”生产化工产品——纯碱(Na2CO3)和化肥NH4Cl。
生产原理是:
将NH3和CO2通入饱和食盐水中得到NaHCO3和NH4Cl的混合物,反应为:
NaCl(饱和)+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl;分离出NaHCO3,加热制得纯碱。
【生产流程】
【相关资料】
⑴NH4Cl==NH3↑+HCl↑
⑵已知20℃时有关物质的溶解度如下(气体指1体积水中能溶解的气体体积)
物质
NaCl
NaHCO3
NH4Cl
NH3
CO2
溶解度
36.0g
9.6g
37.2g
710
0.9
【问题讨论】:
⑴操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中,相同操作的名称为。
⑵反应①中发生了两个反应,写出其中的一个化学方程式:
。
⑶反应③中得到纯碱的化学方程式为:
。
⑷溶液B中的溶质有(至少写出两种)。
⑸上述生产流程中可循环使用的是(填序号)。
A.挥发性气体CB.溶液DC.氢氧化镁D.化肥NH4Cl
【组成确定】
⑴称取一定质量的纯碱样品,经多次充分加热后,再称重,质量无变化;
⑵另取少量纯碱样品加入适量水,样品完全溶解,向该溶液中加入过量稀HNO3,再滴加AgNO3溶液,有白色沉淀。
由上述实验可确定纯碱样品含有杂质(写化学式)。
【含量测定】
工业纯碱标准:
(Na2CO3% ≥)
优等品
一等品
合格品
99.2
98.8
98.0
称取纯碱样品10.8g加入适量水,再加入过量CaCl2溶液,搅拌、过滤、洗涤、干燥后称得固体质量为10.0g,
请通过计算并结合右表判断此纯碱样品等级为品。
计算过程:
【总结反思】
某同学认为,在上述纯碱含量测定中,将CaCl2溶液改为BaCl2溶液,测定误差会减小,其理由是。
5.某化工厂为综合利用生产过程中的副产品CaSO4,与相邻的化肥厂联合设计了制备(NH4)2SO4的工艺流程。
【工艺流程及原理】
沉淀池中发生的主要化学反应为:
CO2+2NH3+CaSO4+H2O=CaCO3↓+(NH4)2SO4
【讨论交流】
(1)操作a的名称是,若在实验室进行此操作,用到的玻璃仪器除玻璃棒、烧杯外,还需要。
(2)经操作a后得到的固体物质在煅烧炉中高温分解生成X和Y两种物质,该工艺中,Y被作为原料之一循环利用。
Y的化学式为。
(3)沉淀池中也可能生成少量NH4HCO3,该反应的化学方程式为。
【硫酸铵化肥等级测定】
(1)判断(NH4)2SO4化肥中有无NH4HCO3:
取少量试样溶于水,滴加足量的,无气泡产生,则可判断该化肥中不存在NH4HCO3。
(2)化肥中氮元素含量的测定(已确定该化肥中不存在NH4HCO3杂质):
查阅资料:
①已知:
(NH4)2SO4+2NaOH
Na2SO4+2NH3↑+2H2O
氨气极易溶于水,其水溶液为氨水。
氨水呈碱性,不稳定,易挥发。
②工业判断硫酸铵化肥等级指标如下:
指标
项目
优等品
合格品
氮(N)含量
≥21.0%
≥20.5%
实验设计:
按右图所示装置进行实验。
(1)实验过程中,往烧瓶中加入足量浓氢氧化钠溶液,并加热使硫酸铵充分反应完全转化为NH3。
(2)烧杯中的试剂是为了吸收产生的氨气,下列最适宜的试剂是(填序号);
①水②浓HCl③稀H2SO4④NaOH溶液
烧杯中干燥管的作用是。
交流讨论:
实验小组的同学认为,用上述实验装置测得的结果可能会出现下列情况。
(1)甲同学认为:
应在实验装置A、B之间增加一个装有(填“浓硫酸"或“碱石灰”)的干燥装置,否则实验测得的硫酸铵化肥含氮量可能偏高。
(2)乙同学认为:
在实验装置A、B之间增加正确的干燥装置后进行实验,测得的硫酸铵化肥含氮量可能偏低,理由是。
实验测定:
经讨论后,他们改进了实验装置,排除了可能产生误差的因素,重新进行实验。
取硫酸铵化肥样品13.5g进行实验,测得B装置增重与反应时间的关系如右图所示。
请通过计算判断该化肥的等级。
计算过程:
该化肥的等级为品
2.⑴过滤蒸发⑵①a>b=c②MgSO4
⑶①氢氧化钠或氢氧化钙盐酸分解反应②Na2SO4除去CaCl2和过量的BaCl2
⑷取样并滴加AgNO3溶液,若没有白色沉淀,说明蒸馏海水为淡水
CH4·8H2O
3.(本题共11分,每空1分)’
②I、Ⅳ、V
③蒸发皿玻璃棒(本题答案不分先后顺序)
④电解产生的氯气用于生产HCI(合理答案均给分)
(2)①C②活泼
(3)①完全反应后生成的固体的质量有
②充分反应后生成的氢气的质量(体积)
30.(共15分)
【问题讨论】:
⑴过滤(1分)
△
⑵NaOH+HCl===NaCl+H2O或Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑(2分)
⑶2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑(2分)
⑷NaHCO3、NaCl、NH4Cl、NH4HCO3四种中的任意两种(2分),(写名称或名称符号混写也可。
只写1个且正确给1分,只要写错1个就不给分)
⑸A、B(2分),(选对1个给1分,只要选错1个不给分)
【组成确定】:
NaCl(1分)
【含量测定】(除计算过程3分外,其余每空1分。
)
合格(1分)
解:
设Na2CO3的质量为x
Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl………………………………………(1分)
106100
x10.0g
106∶100=x∶10.0g
解得:
x=10.6g………………………………………………………(1分)
10.6g/10.8g×100%=98.1%(或98.14%或98.15%或98.2%)………(1分)
若用关系式解答:
Na2CO3∽CaCO3………………………………………………………(1分)
106100
x10.0g
106∶100=x∶10.0g
解得:
x=10.6g………………………………………………………(1分)
10.6g/10.8g×100%=98.1%(或98.14%或98.15%或98.2%)………(1分)
(解、设不写不扣分。
)
【总结反思】
等质量的碳酸钠与BaCl2反应产生的沉淀质量大,称量时的(相对)误差小(1分,其他意思相近的表述,也可得分)。
30.【讨论交流】
(1)过滤;漏斗;CO2;(3)CO2+NH3+H2O=NH4HCO3
【硫酸铵化肥等级测定】
(1)盐酸(HCl)、硫酸(H2SO4)或硝酸(HNO3)等;
实验设计:
(2)③;防止倒吸;
交流讨论:
(1)碱石灰;
(2)缺少赶尽反应装置中残留氨气的装置(或有氨气残留在装置中)计算过程:
解:
增重的3.4g为氨气的质最。
设13.5g样品中含有(NH4)2SO4的质量为x。
(NH4)2SO4+2NaOH
Na2SO4+2NH3↑+2H2O
13234
x3.4g
132:
34=x:
3.4g
解得:
x=13.2g
28/132×13.2g=2.8g
2.8g/13.5g×100%=20.7%
该化肥的等级为合格品
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