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文檔簡介
專題11
工藝流程題目錄TOC\o"1-1"\h\u?題型一二氧化碳捕捉工藝 1?題型二以礦石為原理制備物質(zhì) 6?題型三制備硅的相關(guān)工藝流程 11?題型四工業(yè)三廢處理工業(yè)流程 15?題型五工業(yè)上制備金屬的工藝流程 21?題型六制鹽工藝 26?題型七制堿工藝 30?題型八傳統(tǒng)能源工業(yè)(化石燃料的利用) 38?題型九石灰石工藝 44?題型一二氧化碳捕捉工藝【典例1】(2021?廣州)我國將力爭2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。CO2的捕捉是減少碳排放的措施之一。(1)一種利用NaOH溶液捕捉回收CO2的過程如圖所示。①捕捉室中NaOH溶液常噴成霧狀,優(yōu)點(diǎn)是。②“反應(yīng)分離”環(huán)節(jié)發(fā)生的復(fù)分解反應(yīng)是(寫化學(xué)方程式)。③“反應(yīng)分離”環(huán)節(jié)分離物質(zhì)采用的方法是。④CO2用途廣泛,寫出一種用途:。(2)CaO固體也可以捕捉回收CO2。研究表明CaC2O4?H2O熱分解制得的CaO疏松多孔,具有良好的CO2捕捉性能。取1.46gCaC2O4?H2O進(jìn)行加熱,固體質(zhì)量隨溫度變化如圖。①寫出400~600℃范圍內(nèi)分解反應(yīng)的化學(xué)方程式:(CaC2O4?H2O的相對(duì)分子質(zhì)量:146)。②據(jù)圖分析,CaO捕捉CO2的反應(yīng)溫度應(yīng)(填“高于”或“低于”)800℃?!敬鸢浮浚?)①增大反應(yīng)物接觸面積,使反應(yīng)更快、更充分。②Na2CO3+Ca(OH)2═CaCO3↓+2NaOH。③過濾。④用作人工降雨等。(2)①CaC2O4CaCO3+CO↑。②低于。【解析】(1)①捕捉室中NaOH溶液常噴成霧狀,優(yōu)點(diǎn)是增大反應(yīng)物接觸面積,使反應(yīng)更快、更充分。故填:增大反應(yīng)物接觸面積,使反應(yīng)更快、更充分。②“反應(yīng)分離”環(huán)節(jié)發(fā)生的復(fù)分解反應(yīng):碳酸鈉和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉,反應(yīng)的化學(xué)方程式:Na2CO3+Ca(OH)2═CaCO3↓+2NaOH。故填:Na2CO3+Ca(OH)2═CaCO3↓+2NaOH。③“反應(yīng)分離”環(huán)節(jié)分離物質(zhì)采用的方法是過濾。故填:過濾。④CO2用途廣泛,可以用作人工降雨。故填:用作人工降雨等。(2)①由圖中信息可知,0~200℃范圍內(nèi)失去結(jié)晶水,400~600℃范圍內(nèi)CaC2O4分解生成CaCO3、CO,反應(yīng)的化學(xué)方程式:CaC2O4CaCO3+CO↑。故填:CaC2O4CaCO3+CO↑。②據(jù)圖分析,CaO捕捉CO2的反應(yīng)溫度應(yīng)低于800℃,是因?yàn)楫?dāng)溫度高于800℃時(shí),發(fā)生碳酸鈣分解反應(yīng),只有低于此溫度,才利于氧化鈣與二氧化碳化合。故填:低于?!镜淅?】(2023?廣東)電解水制氫聯(lián)合碳酸鈣分解制備氧化鈣,能減少碳排放,助力碳中和,該新方法的示意圖如圖1所示。(1)傳統(tǒng)方法:CaCO3在900℃以上完全分解生成CaO和(填化學(xué)式)。(2)新方法:i.電解水屬于反應(yīng)(填基本反應(yīng)類型),反應(yīng)前后氫元素的化合價(jià)(填“升高”“降低”或“不變”)。ii.反應(yīng)器1:一定的H2環(huán)境及較低溫度下,CaCO3可與H2反應(yīng)生成CaO、CO和H2O,CO與H2O的分子個(gè)數(shù)比為。CaCO3還可以直接分解。反應(yīng)器1中CO、CO2的含量隨反應(yīng)溫度的變化如圖2所示,℃時(shí),抑制CO2生成的效果最好。iii.反應(yīng)器2:一定條件下,CO與H2發(fā)生化合反應(yīng)生成甲醇(CH3OH),化學(xué)方程式為。(3)與傳統(tǒng)方法相比,新方法的優(yōu)點(diǎn)有(寫兩條)。【答案】(1)CO2;(2)i.分解;降低;ii.1:1;750;iii.CO+2H2CH3OH;(3)能減少碳排放,助力碳中和;節(jié)約能源?!窘馕觥浚?)根據(jù)課本所學(xué)高溫煅燒石灰石的化學(xué)反應(yīng)可知CaCO3在900℃以上完全分解生成CaO和二氧化碳,二氧化碳的化學(xué)式為CO2,故答案為:CO2;(2)i..電解水時(shí),水在通電的條件下生成氫氣和氧氣,有一種物質(zhì)生成了兩種物質(zhì),所以屬于分解反應(yīng),氫元素的化合價(jià)由反應(yīng)前水中氫元素的+1價(jià)變?yōu)闅錃庵袣湓氐幕蟽r(jià)為0,反應(yīng)前后氫元素的化合價(jià)降低了。故答案為:分解;降低;ii.根據(jù)CaCO3可與H2反應(yīng)生成CaO、CO和H2O,可以得出CaCO3+H2═CaO+CO+H2O,所以得知CO與H2O的分子個(gè)數(shù)比為1:1;應(yīng)器1中CO、CO2的含量隨反應(yīng)溫度的變化如圖2所示,750℃時(shí),CO的含量最高,所以抑制CO2生成的效果最好。故答案為:1:1;750;iii.根據(jù)題目信息一定條件下,CO與H2發(fā)生化合反應(yīng)生成甲醇(CH3OH)書寫化學(xué)方程式,記得要配平,故答案為:CO+2H2CH3OH;(3)根據(jù)題目信息,電解水制氫聯(lián)合碳酸鈣分解制備氧化鈣,能減少碳排放,助力碳中和,節(jié)約能源,該新方法的優(yōu)點(diǎn)為能減少碳排放,助力碳中和,故答案為:能減少碳排放,助力碳中和;節(jié)約能源。1.“碳中和”是CO2的排放與吸收相平衡。2.目前二氧化碳的回收技術(shù)主要有以下四種:(1)變壓吸附技術(shù);(2)膜分離技術(shù);(3)物理吸收技術(shù);(4)化學(xué)吸收技術(shù)3.工業(yè)常用化學(xué)吸收技術(shù)來回收利用二氧化碳,主要使用化學(xué)吸收劑為熱堿水溶液系列(碳酸鉀、碳酸鈉、氫氧化鈉),其技術(shù)特點(diǎn)為:在吸收劑中反應(yīng)吸收,加熱再生。【變式1-1】(2024?福田區(qū)模擬)我國力爭碳排放于2030年前達(dá)到峰值,爭取在2060年前實(shí)現(xiàn)“碳中和”。(1)“碳中和”目的是使碳排放與碳吸收達(dá)平衡,最終實(shí)現(xiàn)“碳”的零排放。請(qǐng)你說出一種日常生活中我們可以做到的“低碳行動(dòng)”:。(2)二氧化碳“捕集”技術(shù)實(shí)現(xiàn)了二氧化碳的捕捉、封存和資源化利用,是實(shí)現(xiàn)“碳中和”的重要途徑之一。如圖為“氨法”捕集二氧化碳生產(chǎn)甲醇(CH3OH)的流程圖。已知:i.當(dāng)溫度高于35℃時(shí),NH4HCO3可分解為NH3、H2O和CO2。ii.二氧化碳在堿性溶液中溶解度更大。①“氨吸室”反應(yīng)的化學(xué)方程式為。②為了提高二氧化碳在“氨吸室”中的吸收率,可先將通入水中,再通入。③“氨吸室”內(nèi)為了防止NH4HCO3分解,可采取的措施是。④“合成室”中,在一定溫度、壓強(qiáng)和催化劑作用下,二氧化碳和氫氣可生成甲醇和水。甲醇是一種比較清潔的燃料,該物質(zhì)中碳、氫元素的質(zhì)量比是。(3)“碳捕集”還可以使用氫氧化鈉溶液吸收工業(yè)廢氣中的二氧化碳,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為:?!敬鸢浮浚?)騎自行車上下學(xué)(合理即可);(2)①NH3+H2O+CO2=NH4HCO3;②氨氣;二氧化碳;③溫度低于35℃以下;④3:1;(3)2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O?!窘馕觥浚?)低碳行為是指那些在日常生活或生產(chǎn)活動(dòng)中,能夠減少溫室氣體排放,如:騎自行車上下學(xué);(2)①由流程圖可知,“氨吸室”的反應(yīng)為氨氣、水和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸氫銨,化學(xué)方程式為:NH3+H2O+CO2=NH4HCO3;②根據(jù)“二氧化碳在堿性溶液中溶解度更大”,氨氣溶于形成顯堿性的氨水,為了提高二氧化碳在“氨吸室”中的吸收率,可先將氨氣(NH3)通入水中,形成堿性溶液,再通入二氧化碳(CO2);③根據(jù)“當(dāng)溫度高于35℃時(shí),NH4HCO3可分解為NH3、H2O和CO2”可知,“氨吸室”內(nèi)為了防止NH4HCO3分解,可采取的措施是溫度低于35℃以下;④根據(jù)流程圖可知,甲醇化學(xué)式為CH3OH,其中碳、氫元素的質(zhì)量比=12:(1×4)=3:1;(3)氫氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水,化學(xué)方程式為:2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O?!咀兪?-2】(2023?惠陽區(qū)二模)我國力爭在2060年前實(shí)現(xiàn)“碳中和”,體現(xiàn)了中國對(duì)解決氣候問題的大國擔(dān)當(dāng)。(1)“碳”排放:化石燃料的燃燒是大氣中CO2含量不斷上升的主要原因,大氣中CO2的含量不斷上升會(huì)引起的環(huán)境問題是。(2)“碳”吸收:綠色植物的光合作用是自然界吸收CO2的主要途徑,光合作用的化學(xué)反應(yīng)方程式為6CO2+6H2OC6H12O6,生成物C6H12O6屬于(填“無機(jī)物”或“有機(jī)物”),其中碳、氫元素的原子個(gè)數(shù)比為。(3)“碳”捕捉:在實(shí)際生產(chǎn)中,常用足量NaOH溶液來“捕捉(吸收)”CO2,部分流程如圖所示。①X的化學(xué)式是。②實(shí)驗(yàn)室用澄清石灰水檢驗(yàn)CO2也是“捕捉”CO2的過程。工廠不宜采用澄清石灰水“捕捉”CO2的原因是。(4)“碳”減排:“低碳生活”從我做起,你提倡的“碳”減排行為是?!敬鸢浮浚?)溫室效應(yīng);(2)有機(jī)物;1:2;(3)①Ca(OH)2;②Ca(OH)2微溶于水,澄清石灰水濃度太小,“捕捉”效率低;(4)植樹造林(合理即可)?!窘馕觥浚?)大氣中CO2的含量不斷上升會(huì)引起溫室效應(yīng)加劇。(2)C6H12O6含碳化合物,屬于是有機(jī)物,由化學(xué)式可知碳、氫元素的原子個(gè)數(shù)比為1:2。(3)①向純堿溶液中加入X溶液,得到NaOH溶液和CaCO3,碳酸鈉能與氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉,則X的化學(xué)式是Ca(OH)2。②工廠卻不宜采用澄清石灰水“捕捉”CO2的減排方案,原因是工廠排放二氧化碳的量比較大,需要被充分吸收,但氫氧化鈣微溶于水,澄清石灰水濃度太小,“捕捉”效率低。(4)“碳”減排行為主要是減少二氧化碳的排放,方法有:植樹造林、多乘坐公共汽車出行、騎自行車上學(xué)等都可以。?題型二以礦石為原理制備物質(zhì)【典例3】(2023?江城區(qū)一模)《后漢書》記載:“后漢張衡字平子,造候風(fēng)地動(dòng)儀。以精銅鑄之……”表明我國很早就掌握煉銅及使用銅制造工具的技能??兹甘址Q藍(lán)寶翡翠,是一種比較珍稀的銅礦石,其主要成分是Cu2(OH)2CO3和SiO2的混合物。利用孔雀石制取金屬銅的流程如圖所示。(1)操作Ⅰ的名稱是,其中玻璃棒的作用是。(2)步驟“①堿浸”用到的是常見的一種堿,它是(填化學(xué)式)。(3)步驟“②足量酸浸”的作用一是除去固體中的堿,該反應(yīng)是(填反應(yīng)的基本類型),二是和Cu2(OH)2CO3反應(yīng)。請(qǐng)寫出上述酸和Cu2(OH)2CO3反應(yīng)的化學(xué)方程式:。(4)步驟“③通電”生成的X是一種氣體單質(zhì),X是(填化學(xué)式)。該反應(yīng)過程中銅元素的化合價(jià)。(填“升高”“降低”或“不變”)(5)該小組同學(xué)在研究中還發(fā)現(xiàn),銅與空氣中的氧氣、、(均填化學(xué)名稱)反應(yīng)也會(huì)生成Cu2(OH)2CO3。【答案】(1)過濾;引流;(2)NaOH;(3)復(fù)分解反應(yīng);Cu2(OH)2CO3+2H2SO4=2CuSO4+3H2O+CO2↑;(4)O2;降低;(5)水;二氧化碳?!窘馕觥浚?)通過操作Ⅰ,固體和液體分離,則名稱為過濾;過濾時(shí),玻璃棒的作用為引流。(2)根據(jù)元素守恒,由于生成物中含有鈉元素,而孔雀石中不含鈉元素,則堿為氫氧化鈉,化學(xué)式為NaOH。(3)酸與堿的反應(yīng)屬于復(fù)分解反應(yīng);由流程可知,生成物中含有硫元素,則說明加入的酸為硫酸,且硫酸與Cu2(OH)2CO3反應(yīng)的生成物為硫酸銅、二氧化碳和水,反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu2(OH)2CO3+2H2SO4=2CuSO4+3H2O+CO2↑。(4)根據(jù)反應(yīng)前后原子的種類和個(gè)數(shù)不變,由于硫酸根中的氧元素始終在硫酸根中,由于水中還含有氧元素,則X中應(yīng)含有氧元素,而生成的X是一種氣體單質(zhì),則為氧氣,化學(xué)式為O2;硫酸銅中銅元素的化合價(jià)為+2價(jià),銅單質(zhì)中銅元素的化合價(jià)為0,則反應(yīng)過程中,銅元素化合價(jià)降低。(5)根據(jù)元素守恒,Cu2(OH)2CO3中含有銅、碳、氫、氧元素組成,可知銅與空氣中的氧氣、二氧化碳和水反應(yīng)會(huì)生成Cu2(OH)2CO3。1.工藝流程題的解題思路工藝流程題一般是將工業(yè)生產(chǎn)過程、廢液處理及物質(zhì)的回收過程以流程圖的形式展示。一般考查金屬活動(dòng)性順序的應(yīng)用,酸堿鹽之間的相互轉(zhuǎn)化等知識(shí)。解題時(shí):(1)首先,明確工藝流程的目的,關(guān)注箭頭及所指方框。①箭頭:箭頭進(jìn)入的是投料(即反應(yīng)物)出去的是生成物(包括主產(chǎn)物和副產(chǎn)物)。②三線:出線和進(jìn)線均表示物料流向或操作流程,可逆線表示物質(zhì)循環(huán)使用。(2)根據(jù)流程圖中的特征反應(yīng)、特征現(xiàn)象,結(jié)合文字表述的其他信息,找出突破口,依次推斷最終得出答案。(3)要學(xué)會(huì)捕捉流程圖提供的基本信息,如起始物質(zhì)、加入的物質(zhì)、生成物質(zhì)的狀態(tài)、顏色等。與金屬有關(guān)的流程圖類題目要結(jié)合金屬與酸、鹽等反應(yīng)的規(guī)律解答。2.總結(jié)工藝流程題一般以物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化和制備為考查內(nèi)容,物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化和制備主要是指以氧氣、氫氣、碳、硫、磷等為代表的非金屬單質(zhì),以鋁、鎂、鋅、鐵、銅等為代表的金屬單質(zhì),以一氧化碳、二氧化碳等為代表的非金屬氧化物,以氧化銅、氧化鐵等為代表的全屬氧化物,以鹽酸、硫酸、碳酸等為代表的酸,以氫氧化鈉、氫氧化鈣等為代表的堿,以氯化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈣等為代表的鹽?!咀兪?-1】(2023?惠城區(qū)模擬)工業(yè)上用鋁土礦(含有A12O3、SiO2),不考慮其它雜質(zhì),制取金屬鋁的基本流程如圖所示:(1)通過該流程可得出SiO2的性質(zhì)有(填字母)。A.難溶于水B.不能與稀硫酸反應(yīng)C.能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)(2)加入稀硫酸前常將鋁土礦粉碎,目的是,該反應(yīng)的化學(xué)方程式是。(3)濾液Ⅰ中是否還含有硫酸,可以取少量濾液Ⅰ于試管中,滴加檢驗(yàn)(填試劑名稱),若現(xiàn)象是溶液變紅,則表明濾液Ⅰ中仍然含有硫酸。(4)操作Ⅰ、Ⅱ的名稱是;進(jìn)行該操作需要用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、。(5)將熔融狀態(tài)的氧化鋁通電發(fā)生分解反應(yīng),得到單質(zhì)鋁和另一種單質(zhì),該反應(yīng)的化學(xué)方程式為?!敬鸢浮浚?)AB。(2)增大接觸面積,使反應(yīng)更快、更充分;Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O。(3)紫色石蕊溶液。(4)過濾;漏斗。(5)2Al2O34Al+3O2↑?!窘馕觥浚?)通過該流程可得出SiO2的性質(zhì)有難溶于水、不能與稀硫酸反應(yīng)、不能判斷能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)。故答案為:AB。(2)加入稀硫酸前常將鋁土礦粉碎,目的是增大接觸面積,使反應(yīng)更快、更充分,氧化鋁和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁和水,該反應(yīng)的化學(xué)方程式是Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O。故答案為:增大接觸面積,使反應(yīng)更快、更充分;Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O。(3)濾液Ⅰ中是否還含有硫酸,可以取少量濾液Ⅰ于試管中,滴加紫色石蕊溶液檢驗(yàn),若現(xiàn)象是溶液變紅,則表明濾液Ⅰ中仍然含有硫酸。故答案為:紫色石蕊溶液。(4)操作Ⅰ、Ⅱ的名稱是過濾;進(jìn)行該操作需要用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗。故答案為:過濾;漏斗。(5)通電時(shí)氧化鋁分解生成鋁和氧氣,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al2O34Al+3O2↑。故答案為:2Al2O34Al+3O2↑。【變式2-2】(2023?金灣區(qū)一模)MgCl2晶體是太陽能蓄能介質(zhì)之一。某鎂礦石中主要含MgO和主要雜質(zhì)Fe2O3、SiO2(其他雜質(zhì)忽略),從該礦物中獲得MgCl2晶體的其中一種工藝流程圖如圖所示。(1)該礦石中主要成分和雜質(zhì)按分類法均屬;在酸溶前要將礦石粉碎,目的是溶解速率;操作Ⅰ、Ⅱ的實(shí)驗(yàn)名稱是。(2)現(xiàn)需配制370g溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32%的鹽酸,需要37%的鹽酸溶液g,除燒杯、膠頭滴管外,還需要使用的儀器有(填字母)。a.托盤天平b.玻璃棒c.量筒d.蒸發(fā)皿(3)已知Fe(OH)3、Mg(OH)2沉淀的pH范圍分別為:1.5~4.1、9.4~12.4??梢姟凹舆m量氨水,調(diào)pH”的目的是;產(chǎn)生Mg(OH)2沉淀發(fā)生的化學(xué)方程式為。(4)操作Ⅲ的步驟是蒸發(fā)濃縮、,過濾,洗滌。【答案】(1)氧化物;加快;過濾;(2)320;abc;(3)讓Fe3+沉淀、Mg2+不沉淀;MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaCl2;(4)降溫結(jié)晶?!窘馕觥浚?)氧化物是由兩種元素組成的化合物中,其中一種元素是氧元素,因此該礦石中主要成分和雜質(zhì)按分類法均屬氧化物;酸溶之前要將礦石粉碎的目的是增大接觸面積,使反應(yīng)更快更充分;操作I、II可以將固體和液體分離,其操作名稱為過濾;(2)設(shè)需要37%的鹽酸溶液質(zhì)量為x,則370g×32%=x×37%,得x=320g;一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鹽酸溶液配制時(shí),除燒杯、膠頭滴管外,還需要使用托盤天平稱量濃鹽酸的質(zhì)量,用量筒量取水的體積,溶解時(shí)還要用到玻璃棒;(3)Fe(OH)3、Mg(OH)2沉淀的pH范圍分別為:1.5~4.1、9.4~12.4,結(jié)合流程圖可知,“加適量氨水,調(diào)pH”的目的是讓Fe3+沉淀、Mg2+不沉淀;氯化鎂與氫氧化鈣反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀和氯化鈣,反應(yīng)的化學(xué)方程式為MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaCl2。(4)操作Ⅲ是結(jié)晶,包含的操作步驟有蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過濾、洗滌等。?題型三制備硅的相關(guān)工藝流程【典例4】(2022?廣州)陶瓷是火與土的結(jié)晶,是中華民族文化的象征之一。(1)下列中學(xué)實(shí)驗(yàn)室常見用品中,材質(zhì)為陶瓷的是(填標(biāo)號(hào))。A.燒杯B.集氣瓶C.蒸發(fā)皿D.坩堝鉗(2)燒制陶瓷的原料為黏土,某黏土的成分如表,所列出的四種氧化物中屬于非金屬氧化物的是(寫化學(xué)式)。成分二氧化硅氧化鋁氧化鐵氧化鎂其它質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%69.5114.152.551.3112.48(3)“九秋風(fēng)露越窯開,奪得千峰翠色來”描述的是著名的青瓷。①手工制作陶瓷的過程如圖1,陶瓷豐富的色彩與燒制過程中的還原反應(yīng)有關(guān)。燃料(以木炭為例)在窯體內(nèi)燃燒。通過兩步反應(yīng)生成CO,化學(xué)方程式為。②青瓷的“翠色”來源十分復(fù)雜,涉及窯體內(nèi)的CO和瓷器表面釉料中的氧化鐵在高溫下反應(yīng)生成氧化亞鐵,化學(xué)方程式為。(4)古代窯爐(如圖2)構(gòu)造不斷變遷。為了提高窯體內(nèi)CO的體積分?jǐn)?shù),下列措施中可行的有哪些?(填標(biāo)號(hào))A.相對(duì)增加燃料用量B.相對(duì)增加空氣鼓入C.增加排氣口數(shù)量D.減少排氣口數(shù)量【答案】(1)C。(2)SiO2。(3)①C+O2CO2、CO2+C2CO。②Fe2O3+CO2FeO+CO2。(4)AD?!窘馕觥浚?)蒸發(fā)皿的材質(zhì)為陶瓷。故答案為:C。(2)如表所列出的四種氧化物中屬于非金屬氧化物的是SiO2。故答案為:SiO2。(3)①碳燃燒生成二氧化碳,高溫條件下二氧化碳和碳反應(yīng)生成一氧化碳,C+O2CO2、CO2+C2CO。故答案為:C+O2CO2、CO2+C2CO。②氧化鐵在高溫下和一氧化碳反應(yīng)生成氧化亞鐵和二氧化碳,化學(xué)方程式為Fe2O3+CO2FeO+CO2。故答案為:Fe2O3+CO2FeO+CO2。(4)為了提高窯體內(nèi)CO的體積分?jǐn)?shù),可以相對(duì)增加燃料用量(促進(jìn)不完全燃燒,得到更多的一氧化碳)、減少排氣口數(shù)量(促進(jìn)碳和二氧化碳反應(yīng)生成一氧化碳)。故答案為:AD。陶藝的制作工藝按順序可分為原料加工、泥坯塑制
、賦釉及煅燒四大工序?!咀兪?-1】(2024?南山區(qū)一模)深圳市某科技有限公司正式量產(chǎn)第一代微型高光譜MEMS芯片,填補(bǔ)了國內(nèi)在這個(gè)高精尖領(lǐng)域的空白,該芯片廣泛采用硅(Si)作為晶圓襯底材料,制作硅(Si)生產(chǎn)過程如圖所示:(1)工業(yè)上常對(duì)石英砂進(jìn)行預(yù)處理,將其粉碎,該操作目的是。(2)“冶煉爐”中發(fā)生的反應(yīng)是:SiO2+2CSi+2CO↑,其中體現(xiàn)焦炭的性。(3)“轉(zhuǎn)化爐”中粗硅屬于(填“純凈物”或“混合物”)。(4)“純化爐”中發(fā)生的反應(yīng)是(用化學(xué)方程式表示),其基本反應(yīng)類型是反應(yīng);如果此反應(yīng)過程中混入O2,可能引起的后果是。(5)該流程中可以循環(huán)利用的物質(zhì)是(寫化學(xué)式)。(6)硅能在氧氣中燃燒生成二氧化硅,并放出大量的熱,科學(xué)家正研究將硅作為新能源。與化石能源相比較,硅燃燒有助于解決的環(huán)境問題是?!敬鸢浮浚?)增大反應(yīng)物間的接觸面積,加快反應(yīng)速率;(2)還原;(3)混合物;(4)SiHCl3+H2Si+3HCl;置換;發(fā)生爆炸;(5)HCl;(6)溫室效應(yīng)?!窘馕觥浚?)工業(yè)上常對(duì)石英砂進(jìn)行預(yù)處理,將其粉碎,該操作目的是增大反應(yīng)物間的接觸面積,加快反應(yīng)速率;(2)“冶煉爐”中發(fā)生的反應(yīng)是:SiO2+2CSi+2CO↑,碳奪取了二氧化硅中的氧,發(fā)生了氧化反應(yīng),體現(xiàn)了焦炭的還原性;(3)“轉(zhuǎn)化爐”中粗硅中含有雜質(zhì),屬于混合物;(4)根據(jù)流程可知,“純化爐”中發(fā)生的反應(yīng)是SiHCl3+H2Si+3HCl;該反應(yīng)滿足“單換單“反應(yīng)特點(diǎn),屬于置換反應(yīng);氫氣屬于可燃性氣體,與氧氣混合在高溫的情況下可能會(huì)發(fā)生爆炸,如果此反應(yīng)過程中混入O2,可能引起的后果是發(fā)生爆炸;(5)氯化氫既是反應(yīng)物,又是生成物,因此該流程中可以循環(huán)利用的物質(zhì)是HCl;(6)二氧化碳是產(chǎn)生溫室效應(yīng)的主要?dú)怏w,而硅燃燒后沒有二氧化碳?xì)怏w排放,硅燃燒有助于解決的環(huán)境問題是溫室效應(yīng)?!咀兪?-2】(2024?郁南縣校級(jí)一模)中國芯彰顯中國智”造。芯片的基材主要是高純硅。如圖是某種制備高純硅的工藝流程圖:(1)反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式,該反應(yīng)屬于(填基本反應(yīng)類型)。(2)反應(yīng)Ⅱ要在無氧環(huán)境中進(jìn)行,原因是(答出一種即可)。(3)操作I的名稱是,在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行該操作中玻璃棒的作用是。若濾液仍渾濁,下列可能的原因有(填編號(hào))。a.漏斗下端沒有緊靠燒杯內(nèi)壁b.過濾器中的液面超過濾紙邊緣c.濾紙沒有緊貼漏斗內(nèi)壁d.玻璃棒沒有靠在三層濾紙?zhí)帲覍V紙捅破(4)操作I后所得粗硅應(yīng)充分洗滌,以除去表面可能含有的(填化學(xué)式)。(5)上述已知生產(chǎn)流程中,可以循環(huán)利用的物質(zhì)是(填化學(xué)式)。【答案】(1)SiO2+2Mg2MgO+Si;置換反應(yīng);(2)防止氫氣和氧氣混合,高溫下發(fā)生爆炸;(3)過濾;引流;bd;(4)MgCl2、HCl;(5)HCl?!窘馕觥浚?)反應(yīng)Ⅰ是二氧化硅和鎂在高溫下反應(yīng)生成氧化鎂和硅,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:SiO2+2Mg2MgO+Si;該反應(yīng)符合單換單、價(jià)改變的特點(diǎn),基本反應(yīng)類型屬于置換反應(yīng);(2)氫氣具有可燃性,和空氣混合后遇明火或高溫容易發(fā)生爆炸,所以反應(yīng)Ⅱ要在無氧環(huán)境中進(jìn)行,原因是防止氫氣和氧氣混合,高溫下發(fā)生爆炸,同時(shí)也防止生成的硅在高溫下重新被氧化;(3)操作Ⅰ實(shí)現(xiàn)了固液分離,則操作Ⅰ的名稱是過濾;過濾時(shí),玻璃棒的作用是引流;a、漏斗下端沒有緊靠燒杯內(nèi)壁,會(huì)導(dǎo)致濾液飛濺,不會(huì)導(dǎo)致濾液渾濁,故選項(xiàng)不符合題意;b、過濾器中的液面超過濾紙邊緣,會(huì)使部分液體未經(jīng)過濾紙的過濾直接流下,導(dǎo)致濾液渾濁,故選項(xiàng)符合題意;c、濾紙沒有緊貼漏斗內(nèi)壁,會(huì)導(dǎo)致過濾速率慢,但是不會(huì)導(dǎo)致濾液渾濁,故選項(xiàng)不符合題意;d、玻璃棒沒有靠在三層濾紙?zhí)?,且將濾紙捅破,會(huì)使得液體中的不溶物進(jìn)入下面的燒杯,從而使得濾液渾濁,故選項(xiàng)符合題意;故選:bd;(4)氧化鎂和鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂和水,鹽酸過量,所以操作Ⅰ后所得粗硅應(yīng)充分洗滌,以除去表面可能含有的:MgCl2、HCl;(5)由圖可知,HCl既是反應(yīng)物,又是生成物,則可以循環(huán)利用的物質(zhì)是:HCl。?題型四工業(yè)三廢處理工業(yè)流程【典例5】(2022?廣州)二甲基亞砜(DMSO)工業(yè)廢渣含NaNO3及少量有毒的NaNO2。以該廢渣為原料制備農(nóng)用KNO3,既實(shí)現(xiàn)資源回收利用又保護(hù)了環(huán)境。工藝流程如下:(1)農(nóng)用KNO3為農(nóng)作物提供的營養(yǎng)元素有。(2)步驟1的作用是除去NaNO2,NaNO2中氮元素的化合價(jià)為。(3)結(jié)合溶解度曲線分析,步驟3“加熱蒸發(fā)”時(shí)可控制只析出NaCl固體,原因是。(4)步驟4的操作是、過濾。(5)KCl用量的估算依據(jù)是(填標(biāo)號(hào))。A.KCl與NaNO3的粒子個(gè)數(shù)比為1:1B.KCl與NaNO3的質(zhì)量比為1:1C.KCl與NaNO3在溶液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之比為1:1(6)該工藝所得農(nóng)用KNO3混有一定量NaCl。取25g樣品加足量水溶解,向溶液中加入足量的AgNO3溶液,生成沉淀的質(zhì)量為14.35g,則樣品中雜質(zhì)NaCl的質(zhì)量是g,樣品含KNO3%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。(相對(duì)分子質(zhì)量:KNO3101NaCl58.5AgNO3170AgCl143.5)【答案】(1)K、N。(2)+3。(3)氯化鈉的溶解度受溫度變化影響較小。(4)降溫結(jié)晶。(5)A。(6)設(shè)氯化鈉質(zhì)量是x。NaCl+AgNO3═AgCl↓+NaNO358.5143.5x14.35g=x=5.85g樣品中硝酸鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%=76.6%故答案為:5.85;76.6。【解析】(1)農(nóng)用KNO3為農(nóng)作物提供的營養(yǎng)元素有K、N。故答案為:K、N。(2)NaNO2中鈉元素化合價(jià)是+1,氧元素化合價(jià)是﹣2,根據(jù)化合物中元素化合價(jià)代數(shù)和為零可知,氮元素的化合價(jià)為+3。故答案為:+3。(3)結(jié)合溶解度曲線分析,步驟3“加熱蒸發(fā)”時(shí)可控制只析出NaCl固體,原因是氯化鈉的溶解度受溫度變化影響較小。故答案為:氯化鈉的溶解度受溫度變化影響較小。(4)硝酸鉀的溶解度隨著溫度升高而增大,并且溶解度受溫度變化影響較大,因此步驟4的操作是降溫結(jié)晶、過濾。故答案為:降溫結(jié)晶。(5)加入KCl的目的是讓氯化鉀中的離子與硝酸鈉中的離子重新結(jié)合,又因?yàn)殁涬x子與硝酸根離子、鈉離子與氯離子都是按1:1的個(gè)數(shù)比進(jìn)行結(jié)合,為了結(jié)合充分,得保證KCl與NaNO3的粒子個(gè)數(shù)比為1:1,故KCl用量的估算依據(jù)是KCl與NaNO3的粒子個(gè)數(shù)比為1:1。故答案為:A。(6)設(shè)氯化鈉質(zhì)量是x。NaCl+AgNO3═AgCl↓+NaNO358.5143.5x14.35g=x=5.85g樣品中硝酸鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%=76.6%故答案為:5.85;76.6。【典例6】(2021?深圳)某科學(xué)興趣小組,用廢渣(主要為CaCO3,還含有C、Fe2O3、MgO等少量雜質(zhì))去制作CaCl2,反應(yīng)過程如圖所示。(1)Ⅰ過程中加過量稀鹽酸溶液的目的是。(2)Ⅰ過程中MgO發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式,此反應(yīng)為反應(yīng)(填基本反應(yīng)類型)。(3)濾渣一的成分為(填化學(xué)式)。(4)x溶液為(填化學(xué)式)。(5)NaCl在生活中的用處:(寫一例)。(6)已知CaCl2與焦炭、BaSO4在高溫下生成BaCl2和CO和CaS,寫出該反應(yīng)的方程式:。【答案】(1)使碳酸鈣、氧化鐵、氧化鎂完全反應(yīng)。(2)MgO+2HCl═MgCl2+H2O;復(fù)分解。(3)C。(4)NaOH。(5)用作調(diào)味品。(6)CaCl2+4C+BaSO4BaCl2+4CO↑+CaS?!窘馕觥浚?)Ⅰ過程中加過量稀鹽酸溶液的目的是使碳酸鈣、氧化鐵、氧化鎂完全反應(yīng)。故填:使碳酸鈣、氧化鐵、氧化鎂完全反應(yīng)。(2)Ⅰ過程中MgO和鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂和水,反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式:MgO+2HCl═MgCl2+H2O,此反應(yīng)為復(fù)分解反應(yīng)。故填:MgO+2HCl═MgCl2+H2O;復(fù)分解。(3)濾渣①的成分為C。故填:C。(4)x溶液為氫氧化鈉溶液,用來除去鐵離子、鎂離子。故填:NaOH。(5)NaCl在生活中可以用作調(diào)味品。故填:用作調(diào)味品。(6)CaCl2與焦炭、BaSO4在高溫下生成BaCl2和CO和CaS,該反應(yīng)的方程式:CaCl2+4C+BaSO4BaCl2+4CO↑+CaS。故填:CaCl2+4C+BaSO4BaCl2+4CO↑+CaS?!叭龔U”處理或?qū)ⅰ叭龔U”消滅于生產(chǎn)過程中,是近年來化工技術(shù)發(fā)展的方向之一。除在設(shè)計(jì)工藝與選擇原料時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮環(huán)境保護(hù)因素外,創(chuàng)造性地使廢料變?yōu)樯a(chǎn)原料實(shí)現(xiàn)廢棄物的零排放應(yīng)當(dāng)是綠色化學(xué)技術(shù)的目標(biāo)之一,化學(xué)將對(duì)這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供最優(yōu)的支持,并且近年來已在某些化工生產(chǎn)得以實(shí)現(xiàn)。生產(chǎn)中的三廢,一般按以下方法處理:1.尾氣吸收二氧化硫是化學(xué)工業(yè)排放物中常見的有害物質(zhì),如硫酸生產(chǎn)的尾氣中含有少量SO2可用石灰水吸收,使其生成CaSO4,然后再用硫酸處理,生成SO2和CaSO4,這樣得到的SO2含量較高,可返回用作原料。2.污水處理不同化工生產(chǎn)過程產(chǎn)生的污水,所含有的雜質(zhì)不同,除要進(jìn)行一般的處理外,還要根據(jù)雜質(zhì)的性質(zhì),利用不同的化學(xué)方法進(jìn)行處理。3.廢渣的利用化工生產(chǎn)中經(jīng)常有一些未反應(yīng)的原料或是在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的固體廢渣,可以對(duì)固體廢渣進(jìn)行綜合利用。例如,用黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸的過程中,會(huì)排出一些爐渣和礦灰,可作為煉鐵的原料,還可以用來提煉貴重的有色金屬;另外,這些廢渣還可作為制造水泥的原料或用于制磚??偨Y(jié):1.在最終產(chǎn)生的“三廢”中,往往還含有未反應(yīng)反應(yīng)物,為了充分利用原料,在收集產(chǎn)品時(shí)可將剩余反應(yīng)物重新并入原料中,使生產(chǎn)過程帶有局部循環(huán)的特點(diǎn),這是化工生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)中常用的方法。2.化工生產(chǎn)工業(yè)則要對(duì)生產(chǎn)原理、成本、場(chǎng)地、設(shè)備、勞動(dòng)組織和生產(chǎn)效率等因素進(jìn)行綜合性和系統(tǒng)性的研究,做題也應(yīng)當(dāng)從這些方面考慮,用發(fā)散的思維去看待問題,這樣才能得高分甚至滿分!【變式4-1】(2024?端州區(qū)校級(jí)模擬)實(shí)驗(yàn)室有100g廢液,其中含有硫酸銅、硫酸亞鐵、硫酸鋅。現(xiàn)對(duì)廢液進(jìn)行處理得到銅和硫酸鋅溶液,實(shí)驗(yàn)流程如圖所示。(1)步驟Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均包含的操作名稱是。(2)步驟Ⅰ反應(yīng)的化學(xué)方程式,其基本反應(yīng)類型是。濾液B的主要成分是。(填其中一個(gè))。(3)步驟Ⅱ當(dāng)觀察到時(shí),說明濾渣A中鐵已經(jīng)完全反應(yīng),該反應(yīng)的化學(xué)方程式。(4)步驟Ⅲ中加入的X是(填化學(xué)式),理論上所得硫酸鋅溶液的質(zhì)量(填“<”“>”或“=”)原廢液中硫酸鋅溶液的質(zhì)量?!敬鸢浮浚?)過濾;(2)Fe+CuSO4═FeSO4+Cu;置換反應(yīng);FeSO4、ZnSO4;(3)沒有氣泡產(chǎn)生;Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑;(4)Zn;>。【解析】100g廢液中含有硫酸銅、硫酸亞鐵、硫酸鋅,加入過量的鐵,鐵和硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅,所以濾渣A中含有銅、鐵,濾液B中含有硫酸鋅和硫酸亞鐵,鐵和硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣,所以C中含有硫酸亞鐵和硫酸,濾液B、C中加入過量的X的到硫酸鋅,所以X是鋅。(1)步驟Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均包含的操作名稱是過濾;(2)步驟Ⅰ的反應(yīng)是鐵和硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅,化學(xué)方程式為:Fe+CuSO4═FeSO4+Cu,該反應(yīng)為一種單質(zhì)與一種化合物反應(yīng)生成新的單質(zhì)和化合物的反應(yīng),屬于置換反應(yīng)。濾液B的主要成分是:FeSO4、ZnSO4;(3)步驟Ⅱ當(dāng)觀察到?jīng)]有氣泡產(chǎn)生時(shí),說明濾渣A中鐵已經(jīng)完全反應(yīng),該反應(yīng)是鐵和硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣,化學(xué)方程式為:Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑;(4)步驟Ⅲ中加入的X是Zn;理論上所得硫酸鋅溶液的質(zhì)量>原廢液中硫酸鋅溶液的質(zhì)量。【變式4-2】(2023?江海區(qū)校級(jí)一模)“氨法”捕集二氧化碳是實(shí)現(xiàn)“碳中和”的重要途徑之一,目前受到廣泛關(guān)注和研究,其主要流程如圖,請(qǐng)回答相關(guān)問題:(1)為了降低“碳排放”,下列建議可行的是。A.隨手關(guān)燈B.全面禁止燃燒煤和汽油C.大力發(fā)展火力發(fā)電D.紙張雙面打?。?)常溫下,氨水的pH7(填“>”、“=”或“<”)。(3)工業(yè)上用氨水噴淋吸收廢氣中的CO2,采用“噴淋”的原因是。(4)反應(yīng)①的化學(xué)方程式是,該反應(yīng)的溫度不宜高,原因是。(5)上述流程中,可循環(huán)利用的物質(zhì)是。(6)CO2的后續(xù)處理包括利用、封存等。寫出CO2的一種用途。CO2被封存在含氫氧化鈣的地下水層后可慢慢轉(zhuǎn)化為固態(tài)碳酸鹽,該碳酸鹽的化學(xué)式是?!敬鸢浮浚?)AD。(2)>。(3)增加接觸面積,利于二氧化碳的吸收。(4)NH3?H2O+CO2=NH4HCO3;碳酸氫銨受熱易分解。(5)氨水。(6)滅火(答案合理即可);CaCO3?!窘馕觥浚?)A、隨手關(guān)燈,減少電力浪費(fèi),從而減少火力發(fā)電中碳的消耗,利于降低“碳排放”,選項(xiàng)A正確;B、全面禁止燃燒煤和石油,會(huì)造成能源危機(jī),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;C、大力發(fā)展火力發(fā)電,會(huì)過多消耗煤,不利于降低“碳排放”,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;D、紙張雙面打印可以減少紙張使用,保護(hù)植被吸收二氧化碳,利于降低“碳排放”,選項(xiàng)D正確;故答案為:AD。(2)氨水溶液顯堿性,所以pH>7;故答案為:>。(3)噴淋增加了二氧化碳與液體的接觸面積,利于二氧化碳的吸收;故答案為:增加接觸面積,利于二氧化碳的吸收。(4)氨水與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸氫銨,書寫化學(xué)方程式注意配平,所以化學(xué)方程式為NH3?H2O+CO2=NH4HCO3;碳酸氫銨加熱易分解,因此反應(yīng)溫度不宜過高;故答案為:NH3?H2O+CO2=NH4HCO3;碳酸氫銨受熱易分解。(5)根據(jù)工藝流程可以看出,氨水可以循環(huán)使用;故答案為:氨水。(6)二氧化碳不支持燃燒,且本身不燃燒,可以用于滅火,另外也可以作為氣體肥料使用,固體干冰還可以用于保鮮、冷凍等,答案合理即可;二氧化碳與氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和水,所以形成的碳酸鹽為碳酸鈣;故答案為:滅火(答案合理即可);CaCO3。?題型五工業(yè)上制備金屬的工藝流程【典例7】(2022?廣東)鐵銅雙金屬粉末可用于生產(chǎn)機(jī)械零件。利用還原鐵粉和CuSO4溶液制備該產(chǎn)品的工藝流程如圖1所示。(1)“攪拌”時(shí)發(fā)生的反應(yīng)利用了鐵的金屬活動(dòng)性比銅的(填“強(qiáng)”或“弱”)。(2)“過濾”后濾液的主要成分是(寫化學(xué)式)。(3)若用該工藝制備了1000g鐵銅雙金屬粉末產(chǎn)品,其中Cu單質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為19.2%。計(jì)算置換這些Cu單質(zhì)所需還原鐵粉的質(zhì)量(寫出計(jì)算過程)。(4)“干燥還原”可在不同的溫度下進(jìn)行,產(chǎn)品中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨溫度的變化如圖2所示。若(3)中產(chǎn)品是在500℃時(shí)干燥還原后得到的,則其中最多含F(xiàn)e元素g(產(chǎn)品中只含三種元素)?!敬鸢浮浚?)強(qiáng)。(2)FeSO4。(3)設(shè)需要鐵的質(zhì)量是x。Fe+CuSO4═FeSO4+Cu5664x1000g×19.2%=x=168g故答案為:168g。(4)804?!窘馕觥浚?)“攪拌”時(shí)發(fā)生的反應(yīng)利用了鐵的金屬活動(dòng)性比銅的強(qiáng),因此鐵能和硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅。故答案為:強(qiáng)。(2)“過濾”后濾液的主要成分是反應(yīng)生成的硫酸亞鐵。故答案為:FeSO4。(3)設(shè)需要鐵的質(zhì)量是x。Fe+CuSO4═FeSO4+Cu5664x1000g×19.2%=x=168g故答案為:168g。(4)干燥還原”可在不同的溫度下進(jìn)行,產(chǎn)品中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨溫度的變化如圖2所示。若(3)中產(chǎn)品是在500℃時(shí)干燥還原后得到的,則其中最多含F(xiàn)e元素質(zhì)量:1000g﹣1000g×19.2%﹣1000g×0.4%=804g。故答案為:804。【典例8】(2023?深圳)某同學(xué)以金泥(含有Au、CuS、ZnS等)為原料制備(Au)和Cu的流程如圖所示:某同學(xué)查閱資料已知:①預(yù)處理的主要目的是將含硫化合物轉(zhuǎn)化為氧化物。②熱空氣流充分加熱的目的是將Cu、Zn轉(zhuǎn)化為氧化物,并完全分離出ZnO煙塵。(1)“預(yù)處理”中會(huì)產(chǎn)生SO2,若SO2直接排放會(huì)導(dǎo)致。(2)“過程Ⅱ”產(chǎn)生的固體a中,除CuO外一定還有的物質(zhì)是。(3)“過程Ⅲ”分離Au的操作是,加入過量稀硫酸的目的是。(4)“系列進(jìn)程”中有一步是向?yàn)V液中加入過量鐵粉,這一步生成氣體的化學(xué)方程式為,該反應(yīng)屬于反應(yīng)(填寫基本反應(yīng)類型)。(5)ZnO煙塵可用NaOH溶液吸收,該反應(yīng)生成偏鋅酸鈉(Na2ZnO2)和H2O的化學(xué)方程式為?!敬鸢浮浚?)空氣污染;(2)Au;(3)過濾;將氧化銅完全轉(zhuǎn)化為硫酸銅;(4)Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑;置換;(5)ZnO+2NaOH=Na2ZnO2+H2O。【解析】(1)由于二氧化硫?qū)儆诳諝馕廴疚?,所以若SO2直接排放會(huì)導(dǎo)致空氣污染;(2)“過程Ⅱ”在空氣中加熱將部分金屬轉(zhuǎn)化為氧化物,由于金的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,不會(huì)與氧氣反應(yīng),所以產(chǎn)生的固體a中,除CuO外一定還有的物質(zhì)是Au;(3)“過程Ⅲ”分離Au的操作實(shí)現(xiàn)了固液分離,所以為過濾,氧化銅與硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和水,加入過量稀硫酸的目的是將氧化銅完全轉(zhuǎn)化為硫酸銅;(4)“過程Ⅲ”加入過量稀硫酸后,所得濾液的中含有硫酸銅和硫酸,“系列進(jìn)程”中有一步是向?yàn)V液中加入過量鐵粉,這一步生成氣體的反應(yīng)為鐵與硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣,化學(xué)方程式為Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑,是由一種單質(zhì)與一種化合物反應(yīng)生成另一種單質(zhì)與另一種化合物的反應(yīng),該反應(yīng)屬于置換反應(yīng);(5)ZnO煙塵可用NaOH溶液吸收,該反應(yīng)生成偏鋅酸鈉(Na2ZnO2)和H2O,化學(xué)方程式為ZnO+2NaOH=Na2ZnO2+H2O。解流程題要學(xué)會(huì)捕捉流程圖提供的基本信息,如起始物質(zhì)、加入的物質(zhì)、生產(chǎn)的物質(zhì)狀態(tài)、顏色等。與金屬有關(guān)的流程圖類題目要結(jié)合金屬與酸、鹽等反應(yīng)的規(guī)律解答?!咀兪?-1】(2023?封開縣一模)某興趣小組利用廢鎳材料(含有金屬Ni及少量Fe、Ag、Fe2O3)探究相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)并回收鎳,設(shè)計(jì)流程如圖所示。已知:轉(zhuǎn)化過程先加入H2O2溶液將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+,再用NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液pH為3.2~6.7,使Fe3+完全轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀,而Ni2+仍然存在溶液中。(1)“酸浸”中發(fā)生的反應(yīng):Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O、Ni+H2SO4=NiSO4+H2↑、(寫出反應(yīng)方程式),該反應(yīng)屬于反應(yīng)(填基本反應(yīng)類型)。(2)濾渣①是(填化學(xué)式)。(3)操作A是,該操作中所用到的玻璃儀器有玻璃棒、燒杯和,此操作中玻璃棒的作用是。(4)寫出NiSO4溶液中加入適量鐵粉(Fe)制備Ni的化學(xué)方程式:。(5)Ni、Fe、Ag三種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?。【答案】?)Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑;置換。(2)Ag。(3)過濾;漏斗;引流。(4)Fe+NiSO4═FeSO4+Ni。(5)Fe>Ni>Ag?!窘馕觥浚?)鐵和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣,反應(yīng)的化學(xué)方程式是Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑,是置換反應(yīng)。故答案為:Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑;置換。(2)濾渣①是Ag。故答案為:Ag。(3)操作A是過濾,該操作中所用到的玻璃儀器有玻璃棒、燒杯和漏斗,此操作中玻璃棒的作用是引流。故答案為:過濾;漏斗;引流。(4)NiSO4與Fe反應(yīng)生成Ni和硫酸亞鐵,反應(yīng)的化學(xué)方程式:Fe+NiSO4═FeSO4+Ni。故答案為:Fe+NiSO4═FeSO4+Ni。(5)硫酸鎳能和鐵反應(yīng),說明鐵比鎳活潑,銀不能和稀硫酸反應(yīng),鎳能和稀硫酸反應(yīng),說明鎳比銀活潑,Ni、Fe、Ag三種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)镕e>Ni>Ag。故答案為:Fe>Ni>Ag?!咀兪?-2】(2023?天河區(qū)校級(jí)三模)金屬鈹【Be】是原子能、火箭、導(dǎo)彈、航空、宇宙航行以及冶金工業(yè)中不可缺少的寶貴材料,有著“超級(jí)金屬”之稱,制備金屬鈹?shù)脑鲜蔷G柱石,其主要成分有BeO、Al2O3、SiO2、Fe2O3和FeO,制備工藝流程如圖所示,已知:①“氧化”時(shí)發(fā)生反應(yīng):2FeSO4+H2SO4+H2O2═Fe2(SO4)3+2H2O②(NH4)2BeF4易溶于水,且在水中的溶解度隨溫度升高顯著增大。請(qǐng)回答問題:(1)寫出“酸浸”時(shí)FeO發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式;(2)寫出“酸浸”后得到的濾液1中的金屬離子(寫離子符號(hào));(3)濾渣2的主要成分是Fe(OH)3和(填化學(xué)式);(4)(NH4)2BeF4溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、、過濾、洗滌、干燥等操作后可得到(NH4)2BeF4晶體;(5)寫出在“高溫、真空”條件下發(fā)生置換反應(yīng)得到Be化學(xué)反應(yīng)方程式;(6)鈹?shù)谋砻嬉仔纬芍旅苎趸ぁS纱祟A(yù)測(cè)鈹?shù)慕饘倩顒?dòng)性比銅(填“強(qiáng)”或“弱”)。將未經(jīng)打磨的鈹絲放入裝有少量鹽酸的試管中,若觀察到(填實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象),說明預(yù)測(cè)正確;(7)用綠柱石生產(chǎn)出akg金屬鈹,理論上需要在“沉鈹”環(huán)節(jié)消耗HFkg?!敬鸢浮浚?)FeO+H2SO4=FeSO4+H2O;(2)Be2+、Al3+、Fe3+、Fe2+;(3)Al(OH)3;(4)降溫結(jié)晶;(5);(6)強(qiáng);一開始無氣體生成,后產(chǎn)生大量氣泡;(7)?!窘馕觥浚?)“酸浸”時(shí)FeO發(fā)生反應(yīng)為FeO和硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和水,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為:FeO+H2SO4=FeSO4+H2O;(2)綠柱石,其主要成分有BeO、Al2O3、SiO2、Fe2O3和FeO,加入硫酸,氧化鋁和硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁和水,氧化鐵和硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵和水,氧化亞鐵和硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和水,氧化鈹和硫酸反應(yīng)生成硫酸鈹和水,故得到的濾液1中的金屬離子為:Fe2+、Fe3+、Be2+、Al3+;(3)氧化步驟是硫酸亞鐵和過氧化氫、硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵和水,故調(diào)節(jié)pH是使鐵離子和鋁離子形成沉淀,故濾渣2的主要成分是Fe(OH)3和Al(OH)3;(4)(NH4)2BeF4易溶于水,且在水中的溶解度隨溫度升高顯著增大,故經(jīng)蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得到(NH4)2BeF4晶體;(5)置換反應(yīng)是一種單質(zhì)與一種化合物反應(yīng)生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應(yīng),故在“高溫、真空”條件下發(fā)生置換反應(yīng)得到Be的反應(yīng)為BeF2和Mg在高溫和真空條件下反應(yīng)生成Be和MgF2,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為:;(6)鈹?shù)谋砻嬉仔纬芍旅苎趸?,說明常溫下,鈹能與空氣中的氧氣反應(yīng),而銅與氧氣在加熱的條件下才能反應(yīng),故由此預(yù)測(cè)鈹?shù)慕饘倩顒?dòng)性比銅強(qiáng);將未經(jīng)打磨的鈹絲放入裝有少量鹽酸的試管中,氧化鈹先與稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈹和水,待氧化鈹完全反應(yīng)后,鈹和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈹和氫氣,故一開始無氣體生成,后產(chǎn)生大量氣泡,說明在金屬活動(dòng)性順序里,鈹排在氫前,而銅排在氫后,說明鈹比銅活潑;(7)本流程是用綠柱石經(jīng)過一系列變化得到金屬鈹,綠柱石中的BeO先經(jīng)過一系列操作轉(zhuǎn)化為(NH4)2BeF4,再由(NH4)2BeF4經(jīng)過一系列變化得到鈹,這些過程中各種元素的種類和質(zhì)量不變,故可以得出這樣的關(guān)系,4HF對(duì)應(yīng)1個(gè)(NH4)2BeF4,1個(gè)(NH4)2BeF4對(duì)應(yīng)1個(gè)Be。根據(jù)這樣的關(guān)系可以進(jìn)行如下計(jì)算。設(shè)生產(chǎn)出akg金屬鈹,理論上消耗HF質(zhì)量為x。x=。?題型六制鹽工藝【典例9】(2023?廣州)制鹽在我國有著悠久的歷史。某鹽湖水樣品含有NaCl、Na2SO4及少量MgSO4和CaSO4,某小組從中獲取NaCl和Na2SO4的主要過程如圖1:(1)“除雜1”應(yīng)依次加入的兩種試劑是、,“除雜2”應(yīng)加入的試劑是。(除雜限選試劑:HCl、HNO3、Na2CO3、Ca(OH)2)(2)將“溶液A”在80℃蒸發(fā)濃縮,至有少量固體析出。①該小組分析溶解度曲線,推測(cè)析出的少量固體是NaCl,但檢驗(yàn)后卻發(fā)現(xiàn)是Na2SO4。請(qǐng)作出合理解釋:。②該小組停止蒸發(fā)濃縮,經(jīng)、過濾得到大量Na2SO4固體及母液;將母液中的NaCl分離出來,操作是。(3)設(shè)計(jì)由硫磺(單質(zhì)硫)生產(chǎn)Na2SO4的轉(zhuǎn)化路徑,依次寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式:。(提示:常見+4價(jià)硫的化合物可與O2化合為+6價(jià)硫的化合物)【答案】(1)Ca(OH)2;Na2CO3;HCl;(2)①溶液中硫酸鈉的含量比氯化鈉高,硫酸鈉先達(dá)到飽和析出;②降溫結(jié)晶;加熱蒸發(fā)溶劑至有較多晶體析出,趁熱過濾,洗滌,干燥;(3)、SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O、2Na2SO3+O2=2Na2SO4。【解析】(1)樣品中含有的雜質(zhì)是硫酸鎂和硫酸鈣,可將硫酸鎂或硫酸鈣轉(zhuǎn)化為氯化鈉和硫酸鈉。從雜質(zhì)含有硫酸根離子可知,轉(zhuǎn)化為硫酸鈉較為容易,只需除去鎂離子和鈣離子,引入鈉離子即可。根據(jù)給出藥品,可以先加入過量氫氧化鈣,氫氧化鈣和硫酸鎂反應(yīng)生成硫酸鈣和氫氧化鎂沉淀,之后加入碳酸鈉,碳酸鈉和硫酸鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和硫酸鈉,氫氧化鈣和碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉。過濾濾液中有氯化鈉、硫酸鈉、碳酸鈉、氫氧化鈉。雜質(zhì)碳酸鈉、氫氧化鈉可以加入鹽酸轉(zhuǎn)化為氯化鈉,鹽酸和碳酸鈉反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳,氫氧化鈉和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉和水。(2)①80℃硫酸鈉的溶解度大于氯化鈉的溶解度,如氯化鈉和硫酸鈉的質(zhì)量相等則氯化鈉先析出,但硫酸鈉先析出,則說明溶液中硫酸鈉的含量比氯化鈉高,硫酸鈉先達(dá)到飽和析出。②硫酸鈉的溶解度隨溫度變化較大,40℃后隨溫度的降低溶解度降低較多,氯化鈉的溶解度隨溫度的變化改變較小。所以開始經(jīng)降溫結(jié)晶,過濾得到大量硫酸鈉固體與母液。然后可以通過蒸發(fā)結(jié)晶的方法從母液中將氯化鈉分離出來,操作時(shí)加熱蒸發(fā)溶劑至有較多晶體析出(溫度較高時(shí)硫酸鈉的溶解度又升高,不會(huì)因?yàn)榈蜏貢r(shí)飽和蒸發(fā)水而析出),趁熱過濾,洗滌,干燥。(3)使用硫單質(zhì)生產(chǎn)硫酸鈉,初中常見的硫單質(zhì)的反應(yīng)是硫和氧氣點(diǎn)燃生成二氧化硫,化學(xué)方程式為。根據(jù)堿的通性,氫氧化鈉可以和二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鈉和水,化學(xué)方程式為SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O。根據(jù)提示常見+4價(jià)硫的化合物可與O2化合為+6價(jià)硫的化合物,則亞硫酸鈉和氧氣反應(yīng)可生成硫酸鈉,2Na2SO3+O2=2Na2SO4。其他路徑合理即可。1.怎樣解物質(zhì)分離的綜合探究題在生產(chǎn)實(shí)際或復(fù)雜的習(xí)題中,混合物中的雜質(zhì)往往有多種,因此在分離或提純物質(zhì)的方法上就不可能單獨(dú)使用一種,這就要求我們根據(jù)問題所給條件,考慮混合物中各成分性質(zhì)的差異,選擇出最佳實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行物質(zhì)分離。2.海水曬鹽的原理是通過風(fēng)吹日曬蒸發(fā)溶劑得到食鹽晶體.目前從海水中提取食鹽的方法主要是“鹽田法”(也稱“太陽能蒸發(fā)法”),使用該法,需要在氣候溫和、光照充足的地區(qū)選擇大片平坦的海邊灘涂,構(gòu)筑鹽田.鹽田通常分為兩部分:蒸發(fā)池和結(jié)晶池。用海水曬鹽,先將海水(或海邊地下鹵水)引入鹽田的蒸發(fā)池,通過日曬蒸發(fā)水分到一定程度時(shí),再導(dǎo)入結(jié)晶池,繼續(xù)日曬,海水就會(huì)成為食鹽的飽和溶液,再曬就會(huì)逐漸析出食鹽晶體來?!窘忸}方法點(diǎn)撥】要想解答好這類題目,首先,要理解和熟記海水曬鹽的原理和過程,以及與之相關(guān)的知識(shí).然后,根據(jù)所給的實(shí)驗(yàn)、問題情景或圖表信息等,結(jié)合所學(xué)的相關(guān)知識(shí)和技能,以及自己的生產(chǎn)或生活經(jīng)驗(yàn)所得,細(xì)致地分析題意(或?qū)嶒?yàn)、圖表信息)等,并細(xì)心地探究、推理后,按照題目要求進(jìn)行認(rèn)真地選擇或解答即可.另外,需要注意以下幾點(diǎn):1.用海水曬得的食鹽含有較多的雜質(zhì),叫做粗鹽。2.由于其中含有氯化鎂、氯化鈣等雜質(zhì),能吸收空氣里的水分,所以粗鹽容易潮解。不過,粗鹽經(jīng)溶解、沉淀、過濾、蒸發(fā),可制得精鹽。3.剩余的液體稱為母液(也稱“苦鹵”),可從中提取多種化工原料.【變式6-1】(2023?新會(huì)區(qū)一模)從海水中得到的粗鹽中往往含有可溶性雜質(zhì)(主要有Na2SO4、MgCl2、CaCl2)和不溶性雜質(zhì)(泥沙等),必須進(jìn)行分離和提純后才能使用。粗鹽提純的部分流程如圖所示,回答下列問題:(1)操作①是,實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行該操作時(shí)使用主要儀器有鐵架臺(tái)(帶鐵圈)、酒精燈、玻璃棒、。(2)過濾①后發(fā)現(xiàn)溶液仍渾濁,正確的操作是。(3)濾渣中的物質(zhì)主要有BaSO4、Mg(OH)2、、。(寫化學(xué)式)(4)上述流程中,加入鹽酸,除了中和NaOH外,還發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是。常溫下,pH=7的溶液呈性。(選填“酸”或“中”或“堿”)(5)某同學(xué)實(shí)驗(yàn)后得到的精鹽質(zhì)量比粗鹽多,可能原因是:。【答案】(1)蒸發(fā)結(jié)晶;蒸發(fā)皿。(2)更換濾紙,重新過濾一次。(3)CaCO3;BaCO3。(4)Na2CO3+2HCl═2NaCl+CO2↑+H2O;中。(5)除雜的過程加入BaCl2、NaOH、Na2CO3,產(chǎn)生了更多的NaCl?!窘馕觥浚?)通過蒸發(fā)可使溶液中的溶質(zhì)結(jié)晶析出,則操作①是蒸發(fā),實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行該操作時(shí)使用主要儀器有鐵架臺(tái)(帶鐵圈)、酒精燈、玻璃棒、蒸發(fā)皿。(2)過濾①后發(fā)現(xiàn)溶液仍渾濁,說明實(shí)驗(yàn)失敗了,正確的操作是更換濾紙,重新過濾一次。(3)向?yàn)V液中依次加入BaCl2、NaOH、Na2CO3,產(chǎn)生的沉淀是BaSO4、Mg(OH)2、CaCO3、BaCO3。所以濾渣中的物質(zhì)主要有BaSO4、Mg(OH)2、CaCO3、BaCO3。(4)上述流程中,加入鹽酸,除了中和NaOH外,還發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是:Na2CO3+2HCl═2NaCl+CO2↑+H2O。常溫下,pH=7的溶液呈中性。(5)某同學(xué)實(shí)驗(yàn)后得到的精鹽質(zhì)量比粗鹽多,可能原因是:除雜的過程加入BaCl2、NaOH、Na2CO3,產(chǎn)生了更多的NaCl。【變式6-2】(2023?揭陽模擬)氯化鈉是日常生活的必需品,也是重要的化工原料。(1)粗鹽除含NaCl外,還含有少量MgCl2、CaCl2、Na2SO4以及泥沙等雜質(zhì)。粗鹽提純的操作流程。以下是提供的試劑:Na2CO3溶液、K2CO3溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液、Ba(NO3)2溶液、飽和NaCl溶液。欲除去溶液Ⅰ中的MgCl2、CaCl2、Na2SO4,從提供的試劑中選出a所代表的試劑,按滴加順序依次為:過量的NaOH溶液、、。(2)用提純的NaCl配制200g0.9%的生理鹽水,需要NaCl的質(zhì)量為g。①配制該溶液時(shí)所需要的玻璃儀器有。②如果配制后溶液溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.9%,你認(rèn)為可能的原因是。(任寫一個(gè))【答案】(1)過量的BaCl2溶液;過量的Na2CO3溶液;(2)1.8;①燒杯、玻璃棒、量筒、膠頭滴管;②稱量NaCl的操作錯(cuò)誤,如左盤放了紙片,右盤未放紙片;用量筒量取水時(shí)錯(cuò)誤,如取水時(shí)仰視讀數(shù)、燒杯中有水等;氯化鈉中混有雜質(zhì)(合理均可)。【解析】(1)欲除去溶液I中的MgCl2、CaCl2、Na2SO4,則用氫氧化鈉除掉氯化鎂,用氯化鋇除掉硫酸鈉,用碳酸鈉除掉氯化鈣與多余的氯化鋇,正確滴加順序依次為:過量的NaOH溶液、過量氯化鋇溶液、過量碳酸鈉溶液;(2)溶質(zhì)的質(zhì)量=溶液的質(zhì)量×溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù),配制200g0.9%的生理鹽水,需要NaCl固體的質(zhì)量為200g×0.9%=1.8g;①天平用來稱量氯化鈉的質(zhì)量,藥匙用來取氯化鈉固體,燒杯用來溶解固體配制溶液,量筒用來量取水的體積,玻璃棒可以攪拌加速溶解,膠頭滴管在量筒量取水的條件時(shí)用來校準(zhǔn)體積,所用玻璃儀器有燒杯、量筒、玻璃棒、膠頭滴管;②質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小,可能是溶劑多了,也可能是固體取少了,可能是稱量氯化鈉時(shí)操作錯(cuò)誤,如左盤放了紙片右盤未放紙片等;用量筒量取水時(shí)錯(cuò)誤,如取水時(shí)仰視讀數(shù)等;氯化鈉中混有雜質(zhì)等原因造成的等。?題型七制堿工藝【典例10】(2023?東莞市一模)海洋是人類寶貴的自然資源,海水“曬鹽”和海水“制堿”體現(xiàn)了人類利用和改造自然的智慧,請(qǐng)根據(jù)粗鹽“制堿”的流程圖(如圖1)回答問題:(1)海水“曬鹽”是通過(填“蒸發(fā)結(jié)晶”或“降溫結(jié)晶”)的方式獲取粗鹽,海水“制堿”的產(chǎn)物可用作氮肥的是(填名稱)。(2)步驟Ⅰ除雜中,操作步驟依次為:加水溶解→加過量試劑①→加過量試劑②→過濾→加適量鹽酸,以下試劑①②組合選用合理的是。A.①Ca(OH)2、②Na2CO3B.①Na2CO3、②Ca(OH)2C.①KOH、②Na2CO3D.①NaOH、②Na2CO3請(qǐng)寫出除去粗鹽中氯化鈣的化學(xué)方程式(3)步驟Ⅲ先向飽和食鹽水中通入氨氣,得到飽和銨鹽水,飽和銨鹽水pH(填“<”“>”或“=”再通入二氧化碳,這樣做的目的是;步驟Ⅲ反應(yīng),產(chǎn)物NaHCO3比NH4Cl先結(jié)晶析出,請(qǐng)結(jié)合生產(chǎn)原理和圖2解釋其原因。(4)步驟Ⅳ發(fā)生的反應(yīng)屬于(填基本反應(yīng)類型)。(5)我國化學(xué)家侯德榜創(chuàng)立的聯(lián)合制堿法優(yōu)點(diǎn)有。A.和國外的“索爾維氨堿法”制堿相比,無廢棄物CaCl2生成,有利于保護(hù)環(huán)境B.大大提高了食鹽利用率,節(jié)約了成本C.將“制堿”與制堿生產(chǎn)聯(lián)合起來,同時(shí)各反應(yīng)均不需要加熱,可節(jié)約能【答案】(1)蒸發(fā)結(jié)晶;氯化銨;(2)AD;CaCl2+Na2CO3=2NaCl+CaCO3↓;(3)>;先通入氨氣,使溶液呈堿性,有利于增大二氧化碳的溶解度,增加原料利用率;相同溫度下,碳酸氫鈉溶解度最小,碳酸氫鈉率先達(dá)到飽和狀態(tài),隨著溫度降低,以晶體的形式析出;(4)分解反應(yīng);(5)AB?!窘馕觥浚?)海水“曬鹽”是通過蒸發(fā)溶劑使溶液達(dá)到飽和狀態(tài),再蒸發(fā)溶劑使氯化鈉以晶體的形式從溶液中結(jié)晶析出,此結(jié)晶方法為蒸發(fā)結(jié)晶。海水“制堿”的產(chǎn)物有碳酸鈉和氯化銨,其中的氯化銨含有氮元素,可用作氮肥。(2)A、試劑①Ca(OH)2能夠與雜質(zhì)氯化鎂反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀和氯化鈣,試劑②Na2CO3能夠與氯化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉,也能和過量的試劑①Ca(OH)2反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉,加入稀鹽酸可以除去碳酸鈉和氫氧化鈉,故A正確;B、試劑①Na2CO3能夠與氯化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉,試劑②Ca(OH)2能夠與氯化鎂反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀和氯化鈣,會(huì)引入新雜質(zhì)氯化鈣,故B錯(cuò)誤;C、試劑①KOH能夠與氯化鎂反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀和氯化鉀,試劑②Na2CO3能夠與氯化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉,會(huì)引入新雜質(zhì)氯化鉀,故C錯(cuò)誤;D、試劑①NaOH能夠與氯化鎂反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀和氯化鈉,試劑②Na2CO3能夠與氯化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉,加入稀鹽酸可以除去碳酸鈉和氫氧化鈉,故D正確,故選:AD。加入碳酸鈉可以除去粗鹽中氯化鈣,化學(xué)方程式為CaCl2+Na2CO3=2NaCl+CaCO3↓。(3)氯化鈉溶液呈中性,氨水呈堿性,所以飽和氨鹽水呈堿性,溶液的pH>7。氨氣極易溶于水,先通入氨氣后溶液呈堿性,再通入二氧化碳,有利于吸收二氧化碳,增加原料利用率。結(jié)合生產(chǎn)原理和圖2可知,相同溫度下,碳酸氫鈉溶解度最小,碳酸氫鈉率先達(dá)到飽和狀態(tài),隨著溫度降低,以晶體的形式析出,所以在步驟Ⅲ中,產(chǎn)物NaHCO3比NH4Cl先結(jié)晶析出。(4)由圖可知,步驟IV是碳酸氫鈉在加熱的條件下反應(yīng)生成碳酸鈉、水和二氧化碳的反應(yīng),是一種物質(zhì)生成三種新物質(zhì)的反應(yīng),符合分解反應(yīng)的特點(diǎn),屬于分解反應(yīng)。(5)A、聯(lián)合制堿法無廢棄物CaCl2生成,有利于保護(hù)環(huán)境,故A正確;B聯(lián)合制堿法能夠使氯化鈉循環(huán)使用,大大提高了食鹽的利用率,節(jié)約了成本,故B正確;C制堿過程中,碳酸氫鈉在加熱的條件下放生成碳酸鈉、水和二氧化碳,需要加熱,故C錯(cuò)誤。故選:AB。1.了解純堿工業(yè)制備歷程。(1)1791年,法國人呂布蘭發(fā)明了第一個(gè)工業(yè)制純堿的方法,以食鹽、硫酸為原料,設(shè)備腐蝕嚴(yán)重并且純度不高。(2)1862年,比利時(shí)化學(xué)家索爾維發(fā)明了——索爾維法(又稱氨堿法),以食鹽、石灰石和氨為原料。氨堿法實(shí)現(xiàn)了連續(xù)性生產(chǎn),產(chǎn)品也較為純凈。(3)1943年,侯德榜成功揭秘索爾維制堿法,創(chuàng)立了中國人自己的制堿工藝——侯氏制堿法,開創(chuàng)了世界制堿工業(yè)的新紀(jì)元。侯德榜——被稱為我國純堿之父。2.純堿的制取是指工業(yè)上常用氨堿法(又稱為索爾維法)生產(chǎn)純堿,具體過程如圖所示。先向飽和食鹽水中通入氨氣,制成飽和氨鹽水,在加壓并不斷通入二氧化碳的條件下使溶解度較小的碳酸氫鈉結(jié)晶析出,過濾后,將碳酸氫鈉加熱分解即可得到純堿。該過程中的化學(xué)反應(yīng)原理是:NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl、2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O.【解題方法點(diǎn)撥】要想解答好這類題目,首先,要理解和熟記純堿的制取,以及與之相關(guān)的知識(shí)。然后,根據(jù)所給的實(shí)驗(yàn)、問題情景或圖表信息等,結(jié)合所學(xué)的相關(guān)知識(shí)和技能,以及自己的生產(chǎn)或生活經(jīng)驗(yàn)所得,細(xì)致地分析題意(或?qū)嶒?yàn)、圖表信息)等,并細(xì)心地探究、推理后,按照題目要求進(jìn)行認(rèn)真地選擇或解答即可。同時(shí),還需要注意以下幾點(diǎn):(1)向飽和氨鹽水中,不斷通入二氧化碳時(shí),發(fā)生的反應(yīng)實(shí)際上是多個(gè)反應(yīng)的綜合反應(yīng)。即氨氣和水化合生成氨水,二氧化碳和水化合生成碳酸,氨水和過量的碳酸反應(yīng)中和反應(yīng)生成碳酸氫銨和水,碳酸氫銨和氯化鈉反應(yīng)生成溶解度較小的碳酸氫鈉沉淀和氯化銨溶液。(2)碳酸氫鈉分解生成的二氧化碳可回收循環(huán)使用;含有氯化銨的濾液與熟石灰混合反應(yīng)放出氨氣,也可回收循環(huán)使用。(3)在氨堿工業(yè)的歷史上,如何處理流程中剩余的氯化銨溶液,出現(xiàn)了兩種工藝:一是“索爾維法”。即在氯化銨溶液中加入物質(zhì)Ca(OH)2,產(chǎn)生了可循環(huán)使用的氫氣和大量固體廢棄物氯化鈣;二是我國化學(xué)家侯德榜發(fā)明的“聯(lián)合制堿法”,即在氯化銨溶液中加入適量氯化鈉晶體.降低了氯化氨的溶解度,使氯化銨晶體單獨(dú)析出得到另一種產(chǎn)品——氮肥,氯化鈉溶液則可以循環(huán)利用。3.聯(lián)合制堿法,又稱侯氏制堿法,是侯德榜于1943年發(fā)明的用于在工業(yè)上制取純堿(Na2CO3)的方法,也是世界上廣泛采用的制堿法。侯氏制堿法的原料是食鹽、氨和二氧化碳——合成氨廠用水煤氣制取氨氣時(shí)的廢氣。其化學(xué)反應(yīng)原理是:氯化鈉、氨氣、水和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸氨氫鈉(NaHCO3)和氯化銨(NH4Cl)。由于碳酸氫鈉的溶解度較低,它會(huì)從溶液中析出,經(jīng)過過濾、洗滌后可以得到碳酸氫鈉晶體。再將碳酸氫鈉晶體加熱分解,即可得到純堿。同時(shí),溶液中的氯化銨可以作為氮肥使用,實(shí)現(xiàn)了資源的綜合利用。侯氏制堿法的優(yōu)點(diǎn)在于它保留了氨堿法的優(yōu)點(diǎn),消除了它的缺點(diǎn),使食鹽的利用率提高到96%以上;同時(shí)它綜合利用了氨廠的二氧化碳和堿廠的氯離子,生產(chǎn)出兩種可貴的產(chǎn)品——純堿和氯化銨。聯(lián)合制堿法將氨廠的廢氣二氧化碳,轉(zhuǎn)變?yōu)閴A廠的主要原料來制取純堿,這樣就節(jié)省了堿廠里用于制取二氧化碳的龐大的石灰窯;將堿廠的無用的成分氯離子(Cl-)來代替價(jià)格較高的硫酸固定氨廠里的氨,制取氮肥氯化銨,從而不再生成沒有多大用處、又難于處理的氯化鈣,減少了對(duì)環(huán)境的污染,并且大大降低了純堿和氮肥的成本,充分體現(xiàn)了大規(guī)模聯(lián)合生產(chǎn)的優(yōu)越性。【變式7-1】(2023?潮南區(qū)模擬)海洋是人類寶貴的自然資源,海水“制堿”體現(xiàn)了化學(xué)在改造物質(zhì)中的智慧。如圖是某廠生產(chǎn)純堿的工藝流程圖:請(qǐng)完成下列問題:(1)流程Ⅰ為除去雜質(zhì),加入過量BaCl2溶液、NaOH溶液和Na2CO3溶液,下列說法正確的是(填字母序號(hào));A.加入三種溶液的順序不能調(diào)整B.加入NaOH溶液能將粗鹽水中的Mg2+轉(zhuǎn)化為沉淀C.按流程Ⅰ所加溶液的順序除雜,過濾后得到四種沉淀(2)在流程Ⅰ中,加入BaCl2溶液時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是;(3)在流程Ⅱ中,如果加入氨氣不是為了生產(chǎn)氯化銨,氨氣在制堿過程中的作用是;(4)寫出流程Ⅲ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式;(5)流程Ⅰ中加入過量Na2CO3溶液除去雜質(zhì)離子為Ca2+和(填離子符號(hào)),寫出該廠生產(chǎn)工藝流程中一種可循環(huán)利用物質(zhì)的化學(xué)式?!敬鸢浮浚?)BC;(2)BaCl2+Na2SO4═BaSO4↓+2NaCl;(3)使溶液顯堿性,有利于吸收二氧化碳;(4)2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑;(5)Ba2+;CO2(合理即可)?!窘馕觥浚?)A.加入三種溶液的順序可以調(diào)整,但是氯化鋇必須在加入碳酸鈉溶液之前加入,該選項(xiàng)說法不正確;B.氫氧化鈉中的氫氧根離子能與鎂離子結(jié)合成氫氧化鎂沉淀,因此加入NaOH溶液能將粗鹽水中的Mg2+轉(zhuǎn)化為沉淀,該選項(xiàng)說法正確;C.按流程Ⅰ所加溶液的順序除雜,過濾后得到四種沉淀,即硫酸鋇沉淀、氫氧化鎂沉淀、碳酸鈣沉淀和碳酸鋇沉淀,該選項(xiàng)說法正確;故答案為:BC;(2)在流程Ⅰ中,加入BaCl2溶液時(shí),氯化鋇和硫酸鈉反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀和氯化鈉,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:BaCl2+Na2SO4═BaSO4↓+2NaCl;故答案為:BaCl2+Na2SO4═BaSO4↓+2NaCl;(3)氨氣溶于水形成的溶液顯堿性,有利于吸收二氧化碳;故答案為:使溶液顯堿性,有利于吸收二氧化碳;(4)流程Ⅲ中,碳酸氫鈉受熱分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑;故答案為:2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑;(5)流程Ⅰ中加入過量Na2CO3溶液除去雜質(zhì)離子為Ca2+和Ba2+,上述制取純堿的過程中CO2和NH3等都是可以循環(huán)使用的物質(zhì);故答案為:Ba2+;CO2(合理即可)?!咀兪?-2】(2023?龍華區(qū)二模)侯德榜先生是我國制堿工業(yè)的先驅(qū),他發(fā)明了“侯氏制堿法”,部分工藝流程如圖一:(1)圖一中的物質(zhì)X的化學(xué)式為,其俗稱有。A.火堿B.燒堿C.純堿D.蘇打E.小蘇打(2)寫出反應(yīng)②所屬的基本反應(yīng)類型。(3)NH4Cl是“侯氏制堿法”的一種副產(chǎn)品,在農(nóng)業(yè)上可作氮肥,但不能與熟石灰混合施用,請(qǐng)用化學(xué)方程式解析其原因。(4)NH4Cl晶體受熱分解成氨氣和氯化氫,寫出化學(xué)反應(yīng)方程式。(5)系列操作b包括蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥,洗滌時(shí)的試劑宜用。A.蒸餾水B.稀NaHCO3溶液C.稀NH4Cl溶液D.飽和NH4Cl溶液(6)寫出題中工藝流程圖中一種可循環(huán)利用的物質(zhì)。(寫化學(xué)式,H2O除外)(7)結(jié)合圖二分析上述流程中NaHCO3固體先析出的原因?!敬鸢浮浚?)Na2CO3;CD;(2)分解反應(yīng);(3)2NH4C
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