中考化学压轴题专题流程图的经典综合题含详细答案.docx
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中考化学压轴题专题流程图的经典综合题含详细答案
一、中考初中化学流程图
1.化工生产中需要对原料提纯,以利于提高产品质量。
经测定某氯化钠样品中混有硫酸钠,为了除去杂质并制得纯净的氯化钠固体,在实验室研究中某学生设计方案如下:
回答下列问题
(1)操作②能否用硝酸钡溶液?
说明理由_____________________________;
(2)进行操作②后,如何判断硫酸钠已除尽,方法是___________________;
(3)操作③的目的是_____________,③、④操作顺序能否交换,其理由是_______________;
(4)此设计方案是否严密,说明理由_________________________.
【答案】不能用硝酸钡溶液,会引入新的硝酸钠杂质无法出去向上清液中滴加氯化钡溶液,看是否有沉淀生成使钡离子完全沉淀不能,有碳酸钡固体悬浮在液体中,得不到纯净的氯化钠溶液不严密,过量的碳酸钠没有除去。
【解析】
【分析】
【详解】
(1).不能用硝酸钡,因硝酸钡溶液和硫酸钠反应生成硫酸钡沉淀和硝酸钠而引入新的杂质;
(2).利用硫酸钠与氯化钡生成白色沉淀,取少量上层清液于小试管中,滴加氯化钡溶液,观察是否有沉淀生成,若无沉淀生成,则说明硫酸钠已除尽,反之则没有除尽;
(3).除硫酸钠时加入了过量的氯化钡,如果不除掉会引入杂质,所以加入碳酸钠,利用碳酸钠和氯化钡生成碳酸钡沉淀和氯化钠,而使钡离子完全沉淀;
(4).③、④的操作顺序不能交换,否则碳酸钡无法除掉,得不到纯净的氯化钠溶液;
(5).此设计方案不严密,会使得滤液中混有碳酸钠,加热蒸发得到的NaCl固体不纯,应在蒸发结晶前再向溶液中加入适量的盐酸,将过量的碳酸钠除掉。
2.《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”)
【解析】
【分析】
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。
【详解】
(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。
3.某种手机电路板中含有Fe、Cu、Au、Ag、Ni(镍,银白色金属)等金属,如图是某工厂回收部分金属的流程图。
(1)操作①中,使用的玻璃仪器除烧杯、漏斗外,还需_______________;
(2)写出滤液②中阳离子符号_____________。
(3)根据以上工艺流程图,可以得到Cu、Ni、Fe、H的活动性由强到弱的顺序依次是__________。
(4)已知滤渣①中的铜与稀硫酸、氧气在加热的条件下会生成硫酸铜,写出该反应的化学方程式________。
【答案】玻璃棒Fe2+Fe、Ni、H、Cu
【解析】
【分析】
【详解】
(1)操作①为固液分离,操作为过滤,使用的玻璃仪器除烧杯、漏斗外,还需玻璃棒;
(2)电路板中含有Fe、Cu、Au、Ag、Ni等金属,根据题中反应情况和已学的金属活动性顺序,金属板中的铁、镍和稀硫酸反应,铜、金、银不反应;过滤得到的滤液①中含有反应生成的硫酸亚铁和硫酸镍;加入过量铁粉,铁和硫酸镍反应生成硫酸亚铁和镍,再过滤得到的滤渣中含有镍和过量的铁,滤液②中含有硫酸亚铁,故滤液②中金属阳离子是亚铁离子,对应的符号是:
Fe2+。
(3)由于加入足量的硫酸,镍和铁反应,说明镍和铁比铜活泼。
而铁在滤液①中置换出镍单质,说明铁比镍活泼,所以Cu、Ni、Fe、H在溶液中的活动性由强到弱的顺序依次是:
Fe、Ni、H、Cu;
(4)铜与稀硫酸、氧气在加热的条件下会生成硫酸铜,该反应的化学方程式:
(或分步写成:
,
)。
4.某氯化钾样品含有杂质氯化钙和氯化镁,设计提纯的流程图如下:
请认真分析流程中各步骤的信息作答:
(1)溶剂X是水,写出加入过量KOH溶液反应的化学方程式_____;
(2)加入过量Y溶液发生反应的化学方程式为_________;
(3)每一步试剂加入的量是“过量”,原因是_____,过量盐酸会不会影响KCl的纯度,写出结论并分析原因______。
【答案】
使杂质氯化镁和氯化钙充分反应被除去不会影响KCl的纯度,原因是在蒸发时,盐酸中的氯化氢会逸出
【解析】
【分析】
【详解】
(1)加水溶解后,溶液中含有的溶质是氯化钾、氯化钙和氯化镁,加入过量KOH溶液,氯化镁会与其充分反应生成沉淀氢氧化镁和氯化钾,所以反应的化学方程式为:
。
故填:
。
(2)加入过量Y溶液的目的是除去氯化钙杂质,碳酸钾溶液能与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钾,将钙离子转化为沉淀,发生反应的化学方程式为:
。
故填:
。
(3)加入的水过量是为了充分溶解,而加入的氢氧化钾和碳酸钾溶液过量是为了将杂质氯化镁和氯化钙充分反应转化为沉淀除去;加入过量盐酸是为了将过量的氢氧化钾和碳酸钾溶液转化为氯化钾。
最后过量的盐酸在蒸发过程中,溶质氯化氢会变为气体挥发出去,不会影响KCl的纯度。
故填:
不会影响KCl的纯度,原因是在蒸发时,盐酸中的氯化氢会逸出
【点睛】
本题将粗盐的进一步提纯变换类型为提纯氯化钾,实质是一样的过程。
5.发展利用太阳能可以推进节能减排。
晶体硅是制造太阳能电池板的重要原料。
下图是工业上以石英砂(SiO2)为主要原料制取纯硅的一种方法,请回答下列问题:
(备注:
粗硅中的主要成分是硅)
(1)将石英砂粉碎的目的是__________________。
(2)焦炭在反应①中体现的化学性质是______________________。
(3)写出图中一种氧化物的名称___________。
(4)写出步骤②中发生反应的化学方程式_________________________。
(5)副产品CO直接排放会污染空气,工业上可以将之回收用来______________。
【答案】增大石英砂与焦炭的接触面积还原性二氧化硅(或一氧化碳)SiCl4+2H2高温Si+4HCl炼铁(或作燃料)
【解析】
(1)将石英砂粉碎的目的是:
增大与焦炭的接触面积,是反应更充分;
(2)焦炭在反应①中体现出来的化学性质是还原性;
(3)写出流程中一种氧化物的名称:
一氧化碳或二氧化硅;
(4)四氯化硅和氢气在高温的条件下生成硅和氯化氢气体,配平即可;故答案为SiCl4+2H2
Si+4HCl;
(5)副产品CO直接排放会污染空气,工业上可以将之回收用来做燃料或还原剂。
6.金属钛(Ti)因具有许多神奇的性能而越来越引起人们的关注,被誉为“未来金属“。
常温下钛不和非金属、强酸反应,加热至红热时,能与常见的非金属反应。
工业上由钛铁矿(主要成分为FeTiO3)制取金属钛的主要工艺过程如图:
(1)反应前将钛酸亚铁和焦炭磨成粉末状的原因是_____。
(2)TiO2与C、Cl2在高温下反应,生成TiCl4和一种有毒气体,该气体是一种氧化物,其化学式为_____。
(3)写出步骤③中(Ar起保护气作用)在高温时生成金属钛的化学反应方程式_____,该反应的基本类型为_____。
(4)今年来,工业上用电解熔融的TiO2来制取金属钛获得成功,从能量的角度分析,工业利用该方法制备金属Ti的缺点是_____。
(5)如何从反应③后的固体中获得金属钛:
_____。
【答案】为了增大反应物之间的接触面积,使反应更充分COTiCl4+2Mg
Ti+2MgCl2置换反应需要消耗大量的电能向固体中加入足量盐酸(或稀硫酸),充分反应后过滤,洗涤,干燥
【解析】
【分析】
四氯化钛和镁高温生成钛和氯化镁,二氧化钛和碳和氯气高温生成四氯化钛和一氧化碳,镁和稀盐酸反应生成氯化镁和氢气。
【详解】
(1)反应前将钛酸亚铁和焦炭磨成粉末状的原因是为了增大反应物之间的接触面积,使反应更充分。
(2)TiO2与C、Cl2在高温下反应,生成TiCl4和一种有毒气体,该气体是一种氧化物,则氧化物是一氧化碳,故化学式为CO。
(3)步骤③中(Ar起保护气作用)在高温时生成金属钛的反应是四氯化钛和镁高温生成钛和氯化镁,反应的化学反应方程式为TiCl4+2Mg
Ti+2MgCl2,反应符合一种单质和一种化合物生成另一种单质和另一种化合物,故该反应的基本类型为置换反应。
(4)从能量的角度分析,工业利用该方法制备金属Ti的缺点是需要消耗大量的电能。
(5)常温下Ti不和非金属、强酸反应,所得产物Ti中混有过量Mg,则除去镁可利用稀盐酸
或稀硫酸
,镁能与盐酸
或稀硫酸
反应,则可将钛中的镁除去,充分反应后过滤,洗涤,干燥获得金属钛,故从反应③后的固体中获得金属钛的方法是向固体中加入足量盐酸(或稀硫酸),充分反应后过滤,洗涤,干燥。
【点睛】
置换反应是一种单质和一种化合物生成另一种单质和另一种化合物的反应,常温下Ti不和非金属、强酸反应,所得产物Ti中混有过量Mg,则除去镁可利用稀盐酸
或稀硫酸
。
7.工业上以软锰矿(主要成分是MnO2,含有SiO2、Fe2O3等少量杂质)为主要原料制备高性能的磁性材料碳酸锰(MnCO3)。
其工业流程如下:
已知:
①SO2与MnO2反应生成硫酸锰MnSO4;
②SO2与Fe2O3在一定条件下生成FeSO4和H2SO4。
(1)“过滤”用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和__________。
(2)向过滤Ⅱ所得的滤液中加入NH4HCO3溶液时温度控制在30-35℃,温度不宜太高的原因是____________。
(3)“浸锰”反应中往往有副产物MnS2O6生成,温度对“浸锰”反应的影响如图所示,为减少MnS2O6的生成,“浸锰”的适宜温度是__________。
(4)生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤,检验洗涤是否完全的方法是_______。
(5)软锰矿中锰的浸出有两种工艺。
工艺A:
软锰矿浆与含SO2的工业废气反应;
工艺B:
软锰矿与煤炭粉混合,焙烧后加稀硫酸溶解。
其中,工艺A的优点是__________。
【答案】漏斗防止NH4HCO3受热分解90℃取最后一次洗涤液,加入Ba(NO3)2溶液,若无白色沉淀生成,则证明已洗涤干净减少SO2的排放,保护环境
【解析】
【分析】
【详解】
(1)过滤用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗,故填:
漏斗。
(2)NH4HCO3受热分解所以温度不宜过高,故填:
防止NH4HCO3受热分解。
(3)由图可知90℃时MnS2O6生产率较低,“浸锰”出率达到最高,故填:
90℃。
(4)洗涤干净与否,检验是否有硫酸根离子即可,取最后一次洗涤液,加入Ba(NO3)2溶液,若无白色沉淀生成,则证明已洗涤干净,故填:
取最后一次洗涤液,加入Ba(NO3)2溶液,若无白色沉淀生成,则证明已洗涤干净。
(5)工艺A与工艺B相比可以消耗SO2,减少SO2的排放,保护环境,故填:
减少SO2的排放,保护环境。
8.半水煤气是工业合成氨的原料气,其主要成分是H2、CO、CO2、N2和H2O(g)。
半水煤气经过下列步骤转化为合成氨的原料N2和H2。
(1)在使用铜催化剂和加热条件下,半水煤气主要成分间发生反应实现了CO变换,其化学方程式为:
________。
(2)吸收法是脱除CO2的方法之一。
已知:
溶质
Na2CO3
K2CO3
20℃1L饱和溶液中溶质的物质的量mol
2.0
8.0
溶质价格(元/kg)
1.25
9.80
若选择Na2CO3溶液作吸收液,其优点是_;缺点是_。
如果选择K2CO3溶液作吸收液,用某种方法可以降低成本,写出这种方法涉及的化学方程式:
_。
(3)将一定体积半水煤气依次通过装置Ⅰ~Ⅴ(最后通入氮气确保反应、吸收完全),可以测定其中H2以及CO的物质的量。
可供选用的装置如下所示(省略夹持仪器):
为装置Ⅰ~Ⅴ选择合适的装置与试剂:
装置
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
a
a
_
_
b
试剂
_
浓硫酸
CuO
_
_
装置Ⅰ、Ⅱ的作用是____________。
要确定半水煤气中H2物质的量,应测量的数据是______。
【答案】
价格便宜吸收二氧化碳的能力差
氢氧化钠溶液cb无水硫酸铜氢氧化钠固体除去半水煤气中的二氧化碳和水蒸气装置Ⅳ增加的质量
【解析】
【分析】
【详解】
(1)在使用铜催化剂和加热条件下,半水煤气主要成分一氧化碳与水反应生成二氧化碳和氢气,实现了CO变换,其化学方程式为:
。
(2)碳酸钠比碳酸钾价格便宜,但饱和溶液条件下,碳酸钠溶液浓度比碳酸钾小,吸收二氧化碳的能力差;碳酸钾吸收二氧化碳生成碳酸氢钾,加热碳酸氢钾可以得到碳酸钾,同时生成水和二氧化碳,再循环利用,反应方程式为:
。
(3)先要用氢氧化钠溶液除去半水煤气中的二氧化碳,然后干燥,通过灼热的氧化铜,氢气与灼热的氧化铜反应生成铜和水,一氧化碳与灼热的氧化铜反应生成铜和二氧化碳,再通过无水硫酸铜吸收生成的水,最后用氢氧化钠固体吸收生成的二氧化碳,通过测定生成得到水和二氧化碳的质量,来确定半水煤气中H2以及CO的物质的量;故有:
装置
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
a
a
c
b
b
试剂
氢氧化钠溶液
浓硫酸
CuO
无水硫酸铜
氢氧化钠固体
装置Ⅰ、Ⅱ的作用是除去半水煤气中的二氧化碳和水蒸气。
要确定半水煤气中H2物质的量,应测量的数据是装置Ⅳ增加的质量。
【点睛】
本题考查物质含量测定、气体检验、物质的分离提纯等,注意渗透实验中经济性,是对学生综合能力的考查。
9.今年春节期间播出的《舌尖3》,让籍籍无名的章丘铁锅名声大振,章丘手工铁锅制造需要历经十二道工序,再过十八遍火候,一千度高温锤炼,经受三万六千次锻打,其炉渣中主要含FeO、Fe2O3,还有一定量既不溶于水,也不与稀酸反应的杂质。
现按如图工艺流程,用炉渣制备绿矾(FeSO4•7H2O)。
请按要求回答问题:
查阅资料:
氧化亚铁与稀硫酸、铁与硫酸铁反应均可生成硫酸亚铁。
(1)步骤一中,发生反应的化学方程式为___、___。
(2)步骤一中的操作名称是___,为提高步骤一的反应速率,可采取的措施有增大硫酸的浓度,升高反应物的温度、还可以采取___(写1条,不考虑“搅拌”和“使用催化剂”)。
(3)步骤二中无气体生成的化学反应方程式为___,测得滤液2的pH明显大于滤液1,其原因是___。
(4)滤液2得到绿矾可以采取的方法是___。
(5)某化学兴趣小组在实验室中利用该炉渣按照上述工艺流程制取绿矾。
现取100g炉渣,得到干燥杂质5g,步骤二中加入15.6g铁粉,得到滤渣5.6g。
要计算理论上制得绿矾的质量,除要利用上述给定的全部数据外,在实验过程中,还需测定的一个数据是___。
【答案】FeO+H2SO4===FeSO4+H2OFe2O3+3H2SO4===Fe2(SO4)3+3H2O;过滤将滤渣粉碎;Fe+Fe2(SO4)3===3FeSO4铁消耗过量的硫酸,溶液的酸性减弱;蒸发溶剂;氢气的质量
【解析】
【分析】
【详解】
(1)氧化亚铁、氧化铁能和硫酸反应,反应的化学方程式是FeO+H2SO4===FeSO4+H2O、Fe2O3+3H2SO4===Fe2(SO4)3+3H2O;
(2)步骤一中分离的不溶性物质,故操作名称是过滤,为提高步骤一的反应速率,可采取的措施还有将滤渣粉碎的方法;
(3)步骤二中无气体生成的化学反应是铁和硫酸铁反应生成硫酸亚铁,化学方程式为Fe+Fe2(SO4)3===3FeSO4,测得滤液2的pH明显大于滤液1,是因为铁消耗过量的硫酸,溶液的酸性减弱;
(4)滤液2得到绿矾可以采取蒸发溶剂的方法;
(5)要计算理论上制得绿矾的质量,除要利用上述给定的全部数据外,在实验过程中,还需测定产生气体的质量。
【点睛】
本题考查的是物质的制备的知识,完成此题,可以依据物质的性质进行。
10.实验室以MnO2为原料制备少量高纯MnCO3的流程如下:
已知:
①反应Ⅰ的化学方程式:
MnO2+SO2=MnSO4;②MnCO3难溶于水,MnCO3在100℃时开始分解。
(1)MnSO4中Mn的化合价为______。
(2)流程中“操作”所需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、______。
(3)反应Ⅱ的化学方程式为______。
(4)检验MnCO3粗产品已洗净:
取最后一次洗涤液,加入适量的______(填化学式)溶液,若无明显现象说明已洗净。
(5)为获得高纯MnCO3,选择“低温干燥”的原因是______。
【答案】+2漏斗
BaCl2防止MnCO3高温分解而影响高纯MnCO3的纯度
【解析】
【分析】
【详解】
(1)MnSO4中硫酸根离子显-2价,所以Mn的化合价是+2;
(2)流程中“操作”为将固液分离的操作,为过滤,所需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗;
(3)反应Ⅱ中加入的是反应I的生成物硫酸锰和新加入的碳酸氢钠,生成物为过滤得到的碳酸锰和溶液中的硫酸钠以及生成的气体二氧化碳,故反应Ⅱ为硫酸锰与碳酸氢钠反应生成硫酸钠、碳酸锰、二氧化碳和水,反应的化学方程式为
;
(4)验证MnCO3粗产品表面附着有硫酸钠杂质,也就是检验硫酸根的存在:
取最后一次洗涤液,加入适量的BaCl2溶液,若无明显现象说明已洗净;
(5)为获得高纯MnCO3,选择“低温干燥”的原因是MnCO3的分解温度为100℃,为防止MnCO3高温分解而影响高纯MnCO3的纯度。
【点睛】
合理设计实验,科学地进行实验、分析实验,是得出正确实验结论的前提,因此要学会设计实验、进行实验、分析实验,为学好化学知识奠定基础。
11.过氧化钙(CaO2)是用途广泛的优良供氧剂。
以电石渣[主要成分为Ca(OH)2,含少量CaCO3]为原料制备过氧化钙的一种工艺流程如图所示。
请按要求回答下列问题:
(查阅资料)
Ⅰ、Ca(OH)2+2NH4Cl=CaCl2+2NH3·H2O;
Ⅱ、CaCl2+2NH3·H2O+H2O2+6H2O=CaO2·8H2O↓+2NH4Cl;
Ⅲ、CaO2·8H2O在水中不稳定,会缓慢分解。
(1)Ca(OH)2的俗名为_____,“过滤1”所得滤渣的主要成分为_____,过氧化钙中氧元素的化合价为_____价。
(2)在实验室进行过滤操作时,要遵循“一贴、二低、三靠”原则。
其中“一贴”指的是_____。
生产过程中为了精确测定溶液的pH,常使用_____(填仪器名称)。
(3)在其他条件不变的情况下,制备CaO2·8H2O的反应时间(t)与产率(ω)的关系如图所示:
①平均反应速率最快的时间段为_____(填字母)。
a、0~10min
b、10~20min
c、20~30min
d、30~40min
②30min后,产率开始下降的主要原因是_____。
【答案】熟石灰CaCO3-1滤纸紧贴漏斗内壁pH计aCaO2·8H2O在水中不稳定,会缓慢分解
【解析】
【分析】
【详解】
(1)氢氧化钙俗称为熟石灰;碳酸钙难溶于水,且不与氯化铵反应,因此滤渣为碳酸钙;过氧化钙中钙元素显+2价,设氧元素的化合价是
,根据在化合物中正负化合价代数和为零,可知过氧化钙(CaO2)中氧元素的化合价:
(+2)+2
=0,则
=-1。
(2)过滤时,为了保证过滤时滤液过滤效率,需要将滤纸紧贴漏斗内壁,避免产生气泡,影响过滤效率;测试溶液pH时,可以使用pH计测量溶液的pH,因此常用仪器为pH计;
(3)①平均反应速率最快的时间是出现在0-10min之间,故选a;
②30min后,产率开始下降的主要原因是:
CaO2·8H2O在水中不稳定,会缓慢分解。
12.钛和钛合金被认为是21世纪重要的金属材料。
钛合金与人体具有很好的“相容性”,可用于制造人造骨骼。
工业上以钛铁矿(主要成分为钛酸亚铁,FeTiO3)为原料生产钛,其工业流程示意图如下:
请回答:
(1)钛合金属于_______(选填“混合物”、“纯净物”)。
(2)钛酸亚铁FeTiO4中钛的化合价为______价。
(3)以CO和H2在合成塔中生产甲醇(CH3OH)属于化合反应,其化学方程式为________________。
(4)经高温冶炼得到金属钛,则参加反应的镁与生成钛的质量比为_________。
(5)氯化过程中主要发生的反应为2FeTiO3+6C+7Cl2
2TiCl4+2X+6CO,则X的化学式为______。
【答案】混合物+4CO+2H2
CH3OH1:
1FeCl3
【解析】
【分析】
【详解】
(1)由两种或两种以上物质组成的物质叫混合物;由一种物质组成的物质叫纯净物;钛合金属于混合物。
(2)化合物中元素的化合价的代数和为零,设钛酸亚铁FeTiO4中钛的化合价为x,亚铁指+2价的铁元素,则
x=+4,故钛酸亚铁FeTiO4中钛的化合价为+4价。
(3)由两种或两种以上物质生成一种物质的反应叫化合反应;以CO和H2在合成塔中生产甲醇(CH3OH)属于化合反应,化学方程式为CO+2H2
CH3OH;
(4)经高温冶炼得到金属钛,TiCl4+2Mg═Ti+2MgCl2则参加反应的镁与生成钛的质量比为
。
(5)据质量守恒定律可知,化学反应前后原子的种类、个数不变,反应前有6个氧原子、6个碳原子、14个氯原子、2个铁原子,反应后有有6个氧原子、6个碳原子、14个氯原子、2个铁原子,所以一个X的分子中有3个氯原子、1个铁原子;X的化学式为FeCl3。
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