第二十五讲 工艺流程题 隐形逻辑+答题坑点 讲义 -中考化学二轮专题

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第二十五讲 工艺流程题 隐形逻辑+答题坑点 讲义 -中考化学二轮专题

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第二十五讲 工艺流程题 隐形逻辑+答题坑点
一、考情说明
(一)题型覆盖
中考化学必考压轴题型,以非选择题为主(填空、简答、计算结合),部分地区搭配选择题考查流程基础分析。通常以工业制备、资源回收、除杂提纯、环保处理为背景,以工艺流程图为载体,核心考查流程步骤拆解、原料预处理目的、除杂提纯逻辑、物质转化原理、产品获得方法、相关计算与评价六大类,是中考化学综合考查“信息提取-知识迁移-逻辑推理-规范答题”的核心题型,也是区分高分与普通分的关键题型。
(二)分值占比
中考稳定在5-8分,其中流程基础分析(步骤、目的、成分判断)占3-4分,化学用语书写+原理分析占1-2分,流程计算+评价占1-2分,属于中等偏难题型,也是学生因逻辑拆解能力不足、忽略隐性操作规则、化学用语不规范导致的最高频丢分压轴题。
(三)丢分核心原因
只死记课本基础反应,不会按“原料→预处理→反应→除杂→提纯→产品”拆解流程逻辑,忽略步骤间的关联;对原料预处理、除杂提纯、产品获得的隐性操作规则理解片面,如除杂试剂的“过量”与“除杂”双重要求、结晶方法的选择依据;滤渣、滤液成分判断遗漏,忽略过量试剂和未反应的原料;化学方程式漏写反应条件、沉淀/气体符号,配平错误;流程计算忽略原料纯度、产品产率的隐性限定;对流程的环保、经济评价脱离题干,主观作答。
(四)命题趋势
不再单纯考查课本基础反应的简单拼接,而是聚焦实际工业生产(如粗盐精制、金属冶炼、化肥制备)、废旧资源回收(如废旧电池、废金属、废水处理)、碳中和背景下的资源利用等真实情境,核心考查学生从流程图中提取关键信息、拆解隐形逻辑、结合课本知识点解决实际问题的能力,尤其侧重除杂试剂的选择与用量、物质转化的条件控制、结晶方法的判断、循环利用物质的识别等课本一笔带过的隐性规则,是中考化学落实核心素养的核心压轴考点。
二、核心隐性考点(中考必考)
本讲按“流程拆解核心逻辑→原料预处理→除杂提纯→物质转化→产品获得→循环与评价→流程计算”全流程系统梳理,覆盖工艺流程题所有必考内容,核心聚焦课本未系统讲解、考试100%会考的流程隐形逻辑与操作边界规则,从“是什么、为什么、怎么推、哪里错”四个维度深度拆解。
(一)工艺流程题的核心拆解逻辑
所有工业工艺流程题均遵循“原料→预处理→核心反应→除杂提纯→产品获得→尾气/废渣处理”的固定框架,流程图中箭头指向是核心:箭头进入为原料/试剂,箭头流出为产物/滤渣/滤液,回头箭头为可循环利用物质,分叉箭头为分离操作(过滤、结晶、蒸馏等)。
核心解题步骤:
1.定原料(明确初始物质,含杂质);
2.析步骤(逐步分析操作与反应,标注各步物质);
3.抓关键(锁定除杂试剂、反应条件、分离方法);
4.答问题(结合课本知识点,按逻辑作答)。
(二)原料预处理的隐性考点(中考必考基础)
原料预处理是工艺流程的第一步,所有操作均为后续核心反应服务,目的是提高反应速率、增加原料利用率,操作的隐性逻辑与课本基础实验操作一致,高频考查操作方法、目的及注意事项。
预处理方法 核心目的 隐性考点 高频易错点
研磨或粉碎 将块状固体变为粉末,增大反应物接触面积,加快反应速率,使反应更充分 1.研磨的仪器为研钵和研杵; 2.该操作属于物理变化,无新物质生成 将目的写为“使固体溶解”;忽略“反应更充分”的表述
酸浸(加稀盐酸或稀硫酸) 1.溶解金属、金属氧化物、碳酸盐等可与酸反应的物质; 2.使杂质与酸反应,便于后续过滤除去 1.酸通常过量,目的是使原料完全反应; 2.不与酸反应的杂质会成为滤渣; 3.不能用浓硫酸/浓盐酸,因浓硫酸强氧化性、浓盐酸挥发性会引入新杂质 酸浸后滤渣成分判断遗漏不溶性杂质;认为酸浸时酸必须恰好完全反应
碱浸(加NaOH溶液) 溶解酸性氧化物(如SiO2)、两性物质(如Al2O3),除去酸性杂质 碱通常过量,目的是使酸性杂质完全反应 混淆酸浸、碱浸的适用杂质类型;判断滤液成分时忽略过量的碱
焙烧或煅烧(高温加热) 1.使碳酸盐、氢氧化物分解为氧化物(如CaCO3煅烧生成CaO); 2.使原料与空气中O2反应,实现物质转化; 3.除去原料中的有机杂质 1.焙烧/煅烧属于化学变化,必有新物质生成; 2.煅烧碳酸盐的反应为分解反应 将焙烧/煅烧的目的写为“除水”;忽略焙烧时与O2的反应
搅拌或加热 搅拌:使反应物混合均匀,加快反应速率;加热:提高反应速率,使易挥发物质挥发除去 加热时需考虑物质的热稳定性,易分解物质不能高温加热 认为加热的唯一目的是“加快溶解”;忽略搅拌的“使反应更充分”作用
(三)除杂提纯的隐形逻辑(中考核心拉分点)
除杂提纯是工艺流程题的核心环节,所有除杂操作均遵循两大不可突破原则:①不增:不引入新的可溶性杂质;②不减:不减少目标产物的质量。中考高频考查除杂试剂的选择、用量及分离方法,其隐形逻辑是“试剂过量除杂,后续步骤除去过量试剂”。
1.中考高频除杂方法的隐形逻辑
除杂方法 适用情况 隐形逻辑 高频易错点
沉淀法(加沉淀剂) 除去溶液中的可溶性离子(如Cl-、SO42-、CO32-、Mg2+、Ca2+) 1.沉淀剂选择:与杂质离子生成不溶于水的沉淀,不与目标离子反应; 2.如除Cl-加AgNO3,除SO42-加Ba2+盐,除Ca2+加CO32-盐 沉淀剂选择错误(引入新杂质离子);忽略沉淀剂需过量
气化法(加酸或碱加热) 除去溶液中的CO32-、HCO3-、NH4+等易生成气体的离子 1.除CO32-或HCO3-加稀酸,生成CO2气体; 2.除NH4+加碱并加热,生成NH3气体; 3.加热目的是使气体完全逸出 漏写“加热”操作,认为气体可自行完全逸出;除杂后未检验杂质是否除尽
转化法 将杂质转化为目标产物,提高原料利用率 1.如除FeSO4溶液中的CuSO4,加过量Fe粉,将Cu2+转化为Cu和FeSO4; 2.该方法最符合工业生产的“经济原则” 忽略转化后的杂质(如Cu)需后续过滤除去;选择的转化试剂与目标产物反应
洗气法(适用于气体除杂) 除去气体中的杂质气体(如CO2中混有HCl、H2中混有水蒸气) 1.除杂试剂为溶液/固体,与杂质气体反应,不与目标气体反应; 2.除水蒸气用干燥剂(浓硫酸、碱石灰),最后除水 洗气顺序错误(先除水后除其他杂质);选择的干燥剂与目标气体反应
2.粗盐精制的除杂隐形逻辑(中考最高频考查)
粗盐中含可溶性杂质(MgCl2、CaCl2、Na2SO4),除杂试剂为NaOH、Na2CO3、BaCl2.稀盐酸,核心隐形逻辑:BaCl2必须在Na2CO3之前加,稀盐酸最后加,试剂均过量,后续步骤除去过量试剂。
除杂顺序:加过量BaCl2(除SO42-)→加过量Na2CO3(除Ca2+和过量Ba2+)→加过量NaOH(除Mg2+)→过滤→加适量稀盐酸(除过量OH-和CO32-)→蒸发结晶。
关键隐性点:Na2CO3在BaCl2之后加,目的是同时除去Ca2+和过量Ba2+,避免引入新的Ba2+杂质;过滤后再加稀盐酸,防止沉淀与酸反应溶解。
(四)物质转化的隐性考点(中考原理核心)
物质转化是工艺流程的核心反应环节,通常为课本基础化学反应(化合、分解、置换、复分解),其隐形逻辑是“反应条件控制物质转化方向,原料过量决定反应产物”,中考高频考查反应方程式书写、反应条件的作用、产物判断。
1.反应条件的隐性作用:
①加热或高温:加快反应速率、使反应顺利进行(如金属冶炼);
②催化剂:加快反应速率,降低反应活化能;
③搅拌:使反应更充分;
④隔绝空气:防止产物被O2氧化、防止反应物与空气中成分反应(如金属还原时通N2保护)。
2.原料用量的隐性影响:反应物的量不同,产物不同(如CO2通入NaOH溶液,少量生成Na2CO3,过量生成NaHCO3),工艺流程中原料通常过量,目的是使另一反应物完全反应,提高原料利用率。
3.高频物质转化反应:金属冶炼(金属氧化物与CO或C)、碳酸盐与酸或高温反应、金属与酸或盐溶液的置换反应、碱与盐的复分解反应,均为课本核心反应,方程式书写需严格遵循课本书写规范。
(五)产品获得的隐性考点(中考必考基础)
产品获得是工艺流程的最终环节,核心是从反应后的溶液/混合物中分离出目标产物,操作方法由目标产物的状态、溶解性、溶解度受温度影响程度决定,其隐形逻辑是“根据物质的物理性质选择分离方法”,中考高频考查过滤、结晶、洗涤、干燥等操作。
分离方法 适用情况 隐性考点 高频易错点
过滤 分离不溶性固体和液体(如滤渣与滤液、沉淀与溶液) 1.过滤的仪器:铁架台、烧杯、漏斗、玻璃棒; 2.玻璃棒的作用:引流; 3.过滤后滤液仍浑浊的原因:滤纸破损、液面高于滤纸边缘 将玻璃棒作用写为“搅拌”;过滤后未洗涤沉淀,导致产品纯度偏低
结晶(蒸发结晶或降温结晶) 从溶液中获得可溶性固体产品 1.蒸发结晶:适用于溶解度受温度影响较小的物质(如NaCl、KCl),操作:蒸发皿加热,玻璃棒不断搅拌,出现大量晶体时停止加热,利用余热蒸干; 2.降温结晶(冷却热饱和溶液):适用于溶解度受温度影响较大的物质(如KNO3.Na2CO3·10H2O),操作:蒸发浓缩→冷却结晶→过滤; 3.结晶的核心是改变溶液浓度,使溶质过饱和析出 结晶方法选择错误(如KNO3用蒸发结晶);蒸发结晶时蒸干溶液,导致固体飞溅
洗涤 除去晶体表面附着的可溶性杂质,提高产品纯度 1.洗涤试剂选择:蒸馏水(通用)、酒精(适用于易溶于水的晶体,减少晶体溶解损失); 2.洗涤操作:向过滤器中加试剂至浸没晶体,静置,待液体流出,重复2-3次 洗涤试剂选择错误;认为洗涤操作可有可无
干燥 除去晶体表面的洗涤试剂(水或酒精) 1.常温晾干:适用于受热易分解、易被氧化的晶体; 2.烘干:适用于热稳定性好的晶体; 3.不能用酒精灯直接加热晶体,防止晶体分解/熔化 受热易分解的晶体用烘干法;忽略干燥的“提高产品纯度”作用
(六)流程循环与评价的隐性考点(中考高频简答)
1.循环利用物质的识别(隐形逻辑:回头箭头为循环物质,且未参与最终产品生成)
识别方法:
①看流程图中的回头箭头,箭头指向原料端的物质为循环利用物质;
②循环物质必须是工艺流程中生成的、未被消耗完的、不引入新杂质的物质(如工业制烧碱中,NaCl溶液为循环物质);
③注意:目标产物、滤渣、尾气不能作为循环物质。
2.工艺流程的评价维度(中考开放性简答,有固定隐形框架)
评价从经济、环保、技术三个维度作答,答案不能主观编造,需贴合题干流程,高频考查以下角度:
经济角度:原料廉价易得、可循环利用物质,提高原料利用率、降低生产成本;
环保角度:尾气或废渣或废水处理达标后排放,防止污染空气或水体或土壤,符合“碳中和”、“绿色化学”理念;
技术角度:反应条件温和(常温或常压)、操作简便、产品纯度高、产率高。
(七)流程计算的隐性逻辑(中考压轴计算)
流程计算通常考查产品纯度、原料利用率、产率的计算,其隐形逻辑是“根据化学方程式计算,需用纯净物的质量进行计算,原料或产品的杂质质量需扣除”,中考高频计算公式:
1.产品纯度=纯净产品的质量÷产品样品的质量×100%;
2.原料利用率=参与反应的原料质量÷原料总质量×100%;
3.产品产率=实际得到产品的质量÷理论上得到产品的质量×100%;
核心隐性点:流程图中给出的原料或产品质量通常为混合物质量,需根据纯度计算出纯净物质量,再代入化学方程式计算;若涉及多步反应,可利用元素守恒计算,简化步骤(如根据铁元素守恒计算炼铁的产品质量)。
三、中考高频答题坑点(100%会考,90%学生丢分)
(一)原料研磨的目的是“使固体溶解”,搅拌的目的是“引流”
真相:研磨的核心目的是增大反应物接触面积,加快反应速率,使反应更充分;搅拌的目的是使反应物混合均匀、加快反应速率,引流是过滤时玻璃棒的作用,三者不能混淆。
(二)除杂时试剂恰好完全反应即可,不用过量
真相:工艺流程中除杂试剂必须过量,目的是使杂质离子完全反应除去;过量的试剂会在后续步骤中通过反应除去,避免引入新杂质,恰好完全反应无法保证杂质除尽。
(三)粗盐精制中,Na2CO3和BaCl2的加入顺序可以随意
真相:BaCl2必须在Na2CO3之前加,Na2CO3的作用是同时除去Ca2+和过量的Ba2+;若顺序颠倒,过量的Ba2+无法除去,会引入新的可溶性杂质,导致精盐纯度偏低。
(四)从溶液中获得所有可溶性固体,都用蒸发结晶的方法
真相:结晶方法由物质溶解度受温度影响程度决定:溶解度受温度影响小的用蒸发结晶(如NaCl),受温度影响大的用降温结晶(如KNO3);降温结晶能得到更纯净的晶体,蒸发结晶适用于粗提。
(五)过滤后直接得到晶体,不用洗涤、干燥操作
真相:过滤后得到的晶体表面附着有可溶性杂质,必须通过洗涤除去,提高产品纯度;洗涤后晶体表面有洗涤试剂,需干燥除去,否则会导致产品质量偏大、纯度偏低。
(六)流程图中所有回头箭头指向的物质,都是可循环利用物质
真相:循环利用物质需满足未参与最终产品生成、可重新作为原料使用、不引入新杂质三个条件;若回头箭头指向的物质是目标产物或杂质,不能作为循环物质。
(七)书写流程中的化学方程式,不用写反应条件、沉淀或气体符号
真相:工艺流程中的反应均有明确的反应条件(加热、高温、催化剂等),方程式必须写全反应条件;生成沉淀/气体的,必须标注↓或↑,配平错误、条件漏写均会扣全分。
(八)滤渣、滤液成分判断,只考虑反应产物,忽略过量的试剂
真相:工艺流程中试剂通常过量,滤渣或滤液成分需同时考虑反应产物和过量的试剂(如酸浸时加过量稀盐酸,滤液中含生成的盐和过量的HCl);遗漏过量试剂是成分判断的最高频错误。
(九)流程计算中,直接用混合物质量代入化学方程式计算
真相:化学方程式计算的唯一依据是纯净物的质量,流程图中给出的原料或产品质量通常为混合物质量,需先根据纯度=纯净物质量÷混合物质量×100%计算出纯净物质量,再代入计算。
(十)工艺流程评价题,写“加强宣传、提高意识”等空泛话术
真相:流程评价需从经济、环保、技术三个维度写具体的化学相关措施,如“循环利用XX物质,提高原料利用率”、“废水处理达标后排放,防止水体污染”;而“加强宣传”等与化学无关的话术,阅卷时一律不得分。
四、一句话速记口诀
工艺流程有框架,原料产品箭头抓;
预处理磨增面积,酸浸碱浸溶杂质。
除杂遵循两原则,试剂过量后续除;
粗盐精制序莫乱,钡盐先加碳酸后。
物质转化看条件,原料过量定产物;
方程式要配平全,条件符号不能漏。
产品获得看性质,结晶方法辨温度;
过滤洗涤再干燥,纯度提高是关键。
循环物质看回头,未生产品才回收;
评价紧扣经环技,具体话术不空谈。
流程计算用纯净,元素守恒简化算;
逐步拆解辨成分,高分不再是难点。
五、本讲满分总结
1.所有工艺流程题均遵循“原料→预处理→核心反应→除杂提纯→产品获得→尾气或废渣处理”的固定框架,箭头指向是核心:进入为原料,流出为产物,回头为循环物质,分叉为分离操作。
2.原料预处理的所有操作,核心目的都是提高反应速率、增加原料利用率,研磨增大接触面积,酸浸/碱浸溶解目标物质/除去杂质,焙烧或煅烧实现物质转化,均为后续反应服务。
3.除杂提纯的核心原则是不增、不减,隐形逻辑是“试剂过量除杂,后续步骤除去过量试剂”;粗盐精制中BaCl2必须在Na2CO3之前加,稀盐酸最后加,这是中考最高频的除杂考点。
4.物质转化的核心是课本基础化学反应,反应条件控制转化方向,原料用量决定反应产物;工艺流程中原料通常过量,目的是使另一反应物完全反应,提高原料利用率。
5.产品获得的分离方法由物质物理性质决定:过滤分离固液,结晶从溶液中得可溶性固体(蒸发结晶适用于溶解度受温度影响小的物质,降温结晶适用于影响大的),洗涤除表面杂质,干燥除洗涤试剂。
6.循环利用物质的识别标准:回头箭头指向原料端、未参与最终产品生成、不引入新杂质,目标产物、滤渣、尾气不能作为循环物质。
7.工艺流程评价需从经济、环保、技术三个维度作答,必须写具体的化学相关措施,空泛话术、与化学无关的表述一律不得分。
8.流程计算的核心是用纯净物质量计算,混合物质量需先根据纯度换算;多步反应可利用元素守恒简化计算,提高解题效率。
9.滤渣、滤液成分判断的核心:同时考虑反应产物和过量的试剂,遗漏过量试剂是中考最高频的丢分点,需逐步标注各步加入的试剂和生成的物质。
10.化学用语书写是工艺流程题的基础得分点,化学方程式必须配平、写全反应条件、标注沉淀/气体符号,任何一处错误均会扣全分。
六、专项坑题训练(中考高频易错题)
1.废旧金属的回收利用是节约资源的有效途径之一。某金属废料中含有铜、铁、金等金属单质,为回收铜和金并得到氧化铁,专业人员设计了如下图所示的工艺流程。
请回答:
(1)气体A是   。
(2)写出滤液A的溶质并标出其阳离子的化合价   。
(3)固体A与空气加热发生化学反应,写出反应后的生成物与适量稀硫酸反应的化学方程式   。
(4)操作1、操作2和操作3为同一操作,其名称是   。
(5)写出滤液B与加入的物质X反应的化学方程式:   。
2.钨(W)是一种重要的战略金属。用黑钨矿(主要含FeWO4)制得金属钨(W)的主要工艺流程如图:
已知:溶液为无色;是一种不溶于水的黄色固体;难溶于水。
(1)将黑钨矿石碾成粉末,目的是   。
(2)压煮器中发生反应,4Na2CO3+4FeWO4+R高温4Na2WO4+2Fe2O3+4CO2,R的化学式为   。
(3)酸浸槽中通过操作a得到X溶液,该操作的名称是   。
(4)还原炉中,在高温条件下制得金属钨(W)的化学方程式为   ,该反应中,发生还原反应的物质是   。
3.地球是一颗美丽的蓝色星球,海水约占全球水资源的97%,海洋资源的开发和利用具有非常广阔的前景。下面是海水资源综合利用开发的工艺流程示意图,请根据所学知识,回答下列问题。
(1)海水晒盐:从海水中获得粗盐的方法是   (填“蒸发结晶”或“降温结晶”)。
(2)步骤Ⅰ粗盐提纯:可以采用物理和化学方法除去粗盐中的和等可溶性杂质。
①物理方法:用溶液浸洗粗盐,溶解其中的可溶性杂质,则浸洗溶液应选用的   (填“饱和”或“不饱和”)溶液。
②化学方法:操作步骤依次为:加水溶解→加过量溶液→加过量溶液→加过量试剂a→过滤→加适量盐酸→蒸发结晶,试剂a是   (填化学式)溶液。
(3)海水制碱:
①步骤Ⅲ中先向饱和食盐水中通入氨气,再通入二氧化碳,这样做的目的是氨气溶于水显碱性可提高二氧化碳的吸收率,请写出该步骤的化学方程式   。
②我国化学家侯德榜创立的联合制碱法的优点有   (填字母序号)。
A.无“索尔维氨碱法”中的废弃物生成,有利于保护环境
B.大大提高了食盐的利用率,节约了成本
C.将“制碱”与制氨生产联合起来,同时析出的晶体可用作复合肥
(4)海水提镁:
①提取氯化镁历经V、Ⅵ两步转换的目的是   。
②请写出第Ⅶ步中,电解熔融状态的制取的化学方程式   。
4.某工厂以废硫酸为原料生产,化学兴趣小组在参观该厂后,绘制了如图流程图。
(1)操作①的名称是   。
(2)步骤Ⅰ中加入过量粉末的目的是   。
(3)步骤Ⅱ的过程中存在3步化学反应。
第1步,先通入足量的与水反应:;
第2步,再通入足量的与氨水反应:;
第3步,悬浊液中的发生复分解反应,反应的化学方程式为   。
(4)相关物质在20℃时的溶解度如表:
物质
溶解度/g 34.0 11.1 37.2 75.4
步骤Ⅲ中复分解反应在常温下能进行的原因是   。
(5)上述流程中,除外,还可循环使用的物质是   (填化学式)。
5.《本草纲目》中关于绿矾(FeSO4·7H2O)记载道:“盖此矾色绿味酸,烧之则赤……”
(1)【溯古】天然产的绿矾很少,古代多数是通过焙烧黄铁矿(主要成分是FeS2)而取得。二硫化亚铁(FeS2)中铁元素为+2价,则硫元素的化合价是   。
(2)【追今】下面是以废铁(含有少量C、Zn等)和废硫酸作为原料制备绿矾的流程:
上述流程中预处理的目的是   。
(3)溶浸过程中发生的化学方程式为   (任写一个)。操作1需要用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和   。
(4)经过冷却热饱和溶液最终能获得FeSO4·7H2O,说明硫酸亚铁的溶解度随温度的升高而   (填“增大”或“减小”)。FeSO4·7H2O在自然干燥过程中极易失水,因此要   保存。
(5)查阅资料:当硫酸质量分数为25%时,能得到较多FeSO4·7H2O。小深同学想在实验室模拟上述流程制备FeSO4·7H2O,现需要配制200g质量分数25%的硫酸,需要98%硫酸的质量为   。(精确到0.1)
(6)【用途】“盖此矾色绿味酸,烧之则赤……”其反应原理如下:
第一步:FeSO4·7H2OFeSO4·H2O+6H2O↑
第二步:2FeSO4·H2OX+SO3↑+SO2↑+2H2O↑
X的化学式为   。
七、参考答案及解析
1.【答案】
(1)H2(或氢气)
(2)+2FeSO4
(3)CuO+H2SO4=CuSO4+H2O
(4)过滤
(5)Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
【解析】
(1)金属废料中的铁能与稀硫酸发生置换反应:Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑,铜、金与稀硫酸不反应,因此生成的气体A为氢气。
(2)滤液A的溶质为铁与稀硫酸反应生成的硫酸亚铁(FeSO4),其中阳离子为亚铁离子,铁元素的化合价为+2价,化合价需标注在对应元素符号的正上方。
(3)固体A为铜和金的混合物,在空气中加热时,铜与氧气反应生成氧化铜:2Cu+O2加热2CuO;氧化铜与稀硫酸发生复分解反应,生成硫酸铜和水,配平后得到对应化学方程式。
(4)操作1、2、3均是将不溶性固体与液体分离,该操作的名称为过滤。
(5)滤液B的溶质为硫酸铜,要得到铜单质且不引入新杂质,加入的物质X为铁粉;铁与硫酸铜发生置换反应,生成硫酸亚铁和铜,得到对应化学方程式。
2.【答案】
(1)增大反应物的接触面积,加快反应速率,使反应更充分
(2)O2
(3)过滤
(4)WO3+3H2高温W+3H2O;WO3(或三氧化钨)
【解析】
(1)将黑钨矿石碾成粉末,可增大矿石与反应物的接触面积,从而加快反应速率,让反应进行得更完全,是化工流程中常见的优化操作。
(2)根据质量守恒定律,化学反应前后原子的种类、数目均不变。反应后共有8个钠原子、4个钨原子、4个铁原子、4个碳原子、30个氧原子;反应前已有8个钠原子、4个钨原子、4个铁原子、4个碳原子、28个氧原子,还差2个氧原子,因此R的化学式为O2。
(3)酸浸槽中生成了不溶于水的黄色固体H2WO4,操作a将固体与溶液分离,符合过滤操作的适用范围。
(4)还原炉中,三氧化钨与氢气在高温条件下发生氧化还原反应,生成金属钨和水,配平后得到对应化学方程式;在氧化还原反应中,失去氧的物质发生还原反应,WO3失去氧被还原为W,因此发生还原反应的物质是WO3。
3.【答案】
(1)蒸发结晶
(2)①饱和;②Na2CO3
(3)①NaCl+NH3+H2O+CO2=NaHCO3↓+NH4Cl;②AB
(4)①富集、提纯氯化镁;②MgCl2通电Mg+Cl2↑
【解析】
(1)氯化钠的溶解度受温度变化影响极小,无法通过降温结晶大量析出,因此海水晒盐采用蒸发溶剂的方法,即蒸发结晶。
(2)①饱和氯化钠溶液不能继续溶解氯化钠,但可以溶解氯化镁、氯化钙等可溶性杂质,既能除去杂质,又能减少氯化钠的损失,因此选用饱和氯化钠溶液。②粗盐提纯中,加入过量氯化钡可除去硫酸根离子,加入过量碳酸钠溶液,既能除去原有的钙离子,又能除去过量的钡离子,因此试剂a为Na2CO3溶液。
(3)①饱和食盐水中先通入氨气(使溶液呈碱性,提高二氧化碳的吸收率),再通入二氧化碳,反应生成碳酸氢钠沉淀和氯化铵,碳酸氢钠常温下溶解度较小,需标注沉淀符号。②选项A,联合制碱法无索尔维法中废弃物CaCl2生成,利于环境保护,正确;选项B,联合制碱法大幅提高了食盐的利用率,节约了生产成本,正确;选项C,NH4Cl中只含有氮元素,属于氮肥,不属于复合肥,错误。
(4)①海水中氯化镁的浓度极低,通过两步转换先将氯化镁转化为氢氧化镁沉淀,再与盐酸反应生成纯净的氯化镁,可实现氯化镁的富集与提纯。②熔融状态的氯化镁在通电条件下分解,生成金属镁和氯气,需标注反应条件和气体符号。
4.【答案】
(1)过滤
(2)将废硫酸中的硫酸完全反应除去
(3)CaSO4+(NH4)2CO3=CaCO3↓+(NH4)2SO4
(4)20℃时,硫酸钾的溶解度远小于其他反应物和生成物,会从溶液中以晶体形式析出,满足复分解反应发生的条件
(5)CaCO3
【解析】
(1)操作1将固体碳酸钙与硫酸铵溶液分离,该操作的名称为过滤。
(2)碳酸钙能与废硫酸反应,加入过量的碳酸钙粉末,可确保废硫酸中的硫酸被完全消耗。
(3)硫酸钙与碳酸铵发生复分解反应,相互交换成分生成碳酸钙沉淀和硫酸铵,满足复分解反应发生的条件,配平并标注沉淀符号。
(4)复分解反应发生的条件是生成沉淀、气体或水。由表格数据可知,20℃时硫酸钾的溶解度远小于其他物质,会从溶液中结晶析出,因此该复分解反应在常温下可以进行。
(5)可循环使用的物质既是流程中的反应物,又是生成物。步骤Ⅰ中加入碳酸钙作为反应物,步骤Ⅱ中又生成了碳酸钙,因此CaCO3可循环使用。
5.【答案】
(1)-1
(2)增大反应物的接触面积,加快反应速率,使反应更充分
(3)Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑(或Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑);玻璃棒
(4)增大;密封
(5)51.0g
(6)Fe2O3
【解析】
(1)化合物中各元素正负化合价的代数和为0。FeS2中铁元素为+2价,设硫元素的化合价为x,则(+2)+2x=0,解得x=-1。
(2)对废铁块进行预处理,可增大废铁与稀硫酸的接触面积,从而加快溶浸时的反应速率,使反应更充分。
(3)废铁中的铁、锌均能与稀硫酸发生置换反应,生成对应的硫酸盐和氢气,写出任意一个即可;操作1为过滤操作,需要用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒。
(4)冷却热饱和溶液结晶的原理是溶质的溶解度随温度升高而显著增大,高温下的饱和溶液降温后,溶解度减小,溶质结晶析出,因此硫酸亚铁的溶解度随温度升高而增大;FeSO4·7H2O在自然干燥过程中极易失水,因此需要密封保存。
(5)溶液稀释前后,溶质的质量保持不变。设需要98%硫酸的质量为m,则200g×25%=m×98%,解得m=51.0g。
(6)根据质量守恒定律,化学反应前后原子的种类、数目均不变。反应前共有2个铁原子、2个硫原子、10个氧原子、4个氢原子;反应后除X外,已有2个硫原子、7个氧原子、4个氢原子,因此X中含有2个铁原子和3个氧原子,化学式为Fe2O3。
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