通关01 工业流程题解法（解析版）

通关01工业流程题解法目录【中考预测】预测考向，总结常考点及应对的策略【技法必备】详解解题方法，总结解题技巧【误区点拨】点拨常见的易错点【抢分通关】精讲各类题型，讲解通关策略【名校预测】精选名校模拟题，训练通关技能工业流程题是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，是无机框图的创新，是近几年常考的题型。它以现代工业生产为依托，与化工生产成本、产品提纯、环境保护等相融合，考查物质的制备、检验、分离、提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用，要求考生依据流程图分析原理，紧扣信息，抓住关键，准确答题。工业流程题通常从以下几个方面考查学生的知识点与能力。①判断流程中得到的滤液或滤渣成分；②书写流程中涉及到变化的化学方程式；③判判断流程中可循环利用的物质；④分析流程中所用的操作方法或步骤；⑤设计流程中对物质的检验或除杂方案；⑥分析流程中化学实验条件的控制，如温度、压强、pH；⑦根据流程中提供的数据进行量的计算。考向预测：01金属制取02环境保护与能源类03物质的制备04分离与提纯类05回收与利用类06海洋资源开发与利用类一、原料预处理的方法【例1】（2022江苏苏州中考）锰元素能形成MnO、MnO2、Mn2O3和Mn3O4等多种氧化物，其中Mn3O4是重要的结构材料。工业用硫酸锰（MnSO4）制备Mn3O4的流程如下：（1）“沉淀”反应是MnSO4+NH3·H2O=Mn(OH)2↓+(NH4)2SO4。该反应的基本类型为___________。（2）写出“过滤”所得滤液的一种用途：___________。（3）将Mn(OH)2加水“打浆”制成悬浊液，可加快“氧化”反应速率的原因是___________。（4）“氧化”时，Mn(OH)2与空气中的氧气在60℃条件下反应生成Mn3O4，该反应的化学方程式为___________。（5）通过测定固体产物中锰元素质量分数来推断产物成分。“氧化”所得固体产物中锰元素质量分数随通空气时间的变化如图所示。①通空气8小时左右，所得固体几乎全部为Mn3O4推出该结论的依据是___________。②通空气超过8小时，产物中锰元素质量分数减小的原因是___________。【答案】（1）复分解反应（2）作氮肥（3）增大氢氧化锰与氧气接触面积（4）Mn(OH)2+O2eq\o\ac(\s\up7(60℃),\o(====,=====))2Mn3O4+6H2O（5）①Mn3O4中锰元素的质量分数约为72%②部分Mn3O4转化为更高价态的锰的氧化物（或部分Mn3O4转化为Mn2O3.MnO2）【解析】（1）氨水可电离出铵根离子和氢氧根离子，根据反应可知硫酸锰和氨水反应生成氢氧化锰和硫酸铵，属于两种化合物互相交换成分生成另外两种化合物的反应即复分解反应，故填：复分解反应；（2）根据题意可知，过滤后的滤液中含有硫酸铵，硫酸铵含有氮元素属于氮肥，故填：作氮肥；（3）将氢氧化锰加水“打浆”制成悬浊液，可以在通入空气是与氧气充分接触从而加快“氧化”反应速率，故填：增大氢氧化锰与氧气接触面积；（4）氢氧化锰与空气中的氧气在60℃条件下反应生成四氧化三锰和水，化学方程式为：Mn(OH)2+O2eq\o\ac(\s\up7(60℃),\o(====,=====))2Mn3O4+6H2O；（5）①硫酸锰中锰元素的质量分数是eq\f(55×3,55×3+16×36)×100%＝72%，如图通空气8小时左右，所得固体中锰元素质量分数也是72%，故说明此时所得固体几乎全部为Mn3O4；②通空气超过8小时，产物中锰元素质量分数减小的原因是：部分Mn3O4转化为更高价态的锰的氧化物（或部分Mn3O4转化为Mn2O3.MnO2）二、控制反应条件的方法【例2】（2023·四川内江·中考真题）镁、纯碱在工业生产中有广泛的用途。某地的菱镁矿中主要含MgCO3及少量FeCO3、Al2O3和SiO2，以菱镁矿等为原料制取镁、纯碱的工艺流程如图。请回答下列问题：(1)在反应①中，为了加快反应速率，选用_______（填“块状”或“粉末状”）菱镁矿：写出菱镁矿中碳酸镁与盐酸反应的化学方程式_______。(2)向饱和食盐水中通入NH3、CO2气体时，需加压通入的气体是_______；在反应②③中均发生_______反应（填化学反应基本类型）。(3)此工艺条件下金属离子开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示：金属离子Mg2+Al3+Fe3+开始沉淀的pH8.93.41.5沉淀完全的pH10.94.72.8向a溶液中通入足量空气后，溶液中_______元素化合价发生了改变：向b溶液中加MgO调节溶液pH，调pH范围为_______。【答案】(1)粉末状MgCO3+2HCl=MgCl2+H2O+CO2↑(2)二氧化碳/CO2分解(3)Fe/铁4.7≤pH<8.9【解析】（1）在反应①中，为了加快反应速率，选用粉末状菱镁矿，可以增大反应物之间的接触面积，使反应更快更充分；碳酸镁与盐酸反应生成氯化镁、二氧化碳和水，该反应的化学方程式为：MgCO3+2HCl=MgCl2+H2O+CO2↑；（2）氨气极易溶于水，常温、常压下，二氧化碳在水中的溶解度较小，故需要加压通入的气体是二氧化碳，压强增大，二氧化碳的溶解度增大；反应②为碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水，反应③为氯化镁在通电条件下反应生成镁和氯气，这两个反应均符合“一变多”的特点，均属于分解反应；（3）a溶液中含镁离子、亚铁离子、铝离子，通入足量空气，调pH，得到氢氧化铁沉淀、氢氧化铝沉淀和氯化镁溶液，说明通入足量空气后，溶液中铁元素化合价发生了改变，由+2价变为+3价；向b溶液中加MgO调节溶液pH，目的是使铝离子和铁离子形成沉淀，而镁离子不能形成沉淀，故pH范围为：4.7≤pH<8.9。1.1.温度的控制（1）加热：加快反应速率或溶解速率；除杂，除去热不稳定的杂质，如NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4、I2、NH4Cl等物质；使沸点相对较低或易升华的原料气化。但要注意避免反应物或生成物的过热分解。（2）降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解)；使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离；降低晶体的溶解度，减少损失。（3）控温：（用水浴带温度计便于控温且受热均匀）防止某种物质温度过高时会分解或挥发；为了使某物质达到沸点挥发出来；使催化剂的活性达到最好；防止副反应的发生。（4）降温或减压可以减少能源成本，降低对设备的要求，达到绿色化学的要求。2.调节溶液的pH:（1）目的：使溶液中的金属阳离子形成氢氧化物完全沉淀而除去（2）需要的物质：含主要阳离子的难溶性氧化物或氢氧化物或碳酸盐，即能与H+反应，使pH增大的物质如用MgO、Mg(OH)2等等。（3）原理：加入的物质能与溶液中的H+反应，降低了的浓度，增大pH（4）pH控制的范围：大于除去离子的完全沉淀值，小于主要离子的开始沉淀的pH3.使用催化剂目的是：提高反应速率，但使用时必须注意其活性温度范围。三、提纯分离的方法【例3】（2022广西梧州中考）二氧化氯(ClO2)是一种常用的消毒剂，工业以粗盐水(含少量Ca2+、Mg2+、等杂质离子)为原料生产ClO2，工艺流程如图8所示。

（1）除去粗盐中的难溶性杂质的步骤是溶解、________。（2）“精制”中，用下列药品除去杂质离子，请写出一组合理的添加顺序____(填序号)。①Na2CO3②BaCl2③NaOH（3）“精制”最后应加入适量盐酸，其目的是除去溶液中的______(填离子符号)。（4）电解池中发生的主要化学反应方程式为_________________。（5）生产过程中能循环利用的物质X是________(填化学式)。【答案】（1）过滤（2）③②①或②③①或②①③（3）COeq\o\al(2-,3)、OH-（4）NaCl+3H2Oeq\o\ac(\s\up7(通电),\o(===,====))NaClO3+3H2↑（5）NaCl【解析】（1）除去粗盐中的难溶性杂质的步骤是溶解、过滤，因为过滤可以实现固液分离。（2）①Na2CO3目的是除去过量氯化钡以及Ca2+，所以需要放在氯化钡之后；②BaCl2目的是除去SOeq\o\al(2-,4)，需在碳酸钠前面添加；③NaOH目的是除去Mg2+，所以顺序无影响；所以“精制”中，合理的添加顺序为③②①或②③①或②①③。（3）“精制”最后应加入适量盐酸，其目的是除去溶液中过量的氢氧化钠和碳酸钠，所以除去的是COeq\o\al(2-,3)、OH-。（4）电解池中发生的主要化学反应为氯化钠和水在通电的条件下生成次氯酸钠和氢气，对应的方程式为NaCl+3H2Oeq\o\ac(\s\up7(通电),\o(===,====))NaClO3+3H2↑。（5）生产过程中能循环利用的物质X是氯化钠，因为氯化钠既是反应物又是生成物，对应化学式为NaCl。1.1.纯物质溶液得到晶体：蒸发结晶（NaCl型）或蒸发浓缩（至有晶体出现为止），冷却结晶（KNO3型和含有结晶水的晶体）2.混合溶液（分离A和B）：蒸发结晶，趁热过滤（得NaCl型），将滤液冷却结晶，过滤（得KNO3型）模板：加热浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤→干燥3.沉淀洗涤(1)沉淀洗涤的目的：除去沉淀表面附着或沉淀中包夹的可溶性离子。(2)洗涤方法：向漏斗内加蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流出后，重复操作2～3次。(3)误差分析：若沉淀不洗涤或洗涤不干净，则使沉淀的质量偏高。若沉淀洗涤次数过多，则会使部分沉淀溶解而使其质量偏低。(4)沉淀是否洗涤干净的判断方法答题模板取最后一次洗涤液，滴加……（试剂），若没有……现象，证明沉淀已洗净(5)趁热过滤：减少结晶损失；提高晶体纯度4.工业流程的主要操作：结晶、重结晶、洗涤、干燥、灼烧、分液、重复操作2-3次等。5.实验操作答题模板：取少量待测液于试管中，滴加……（试剂，用量），若没有……现象，证明没有……；若出现……现象，证明含有……6.终点现象的描述答题模板：当滴入最后一滴×××标准溶液后，溶液变成×××色，且半分钟内不恢复原来的颜色。四、分析工业流程【例4】（2022广西贺州中考）某燃煤电厂产生的固体废弃物粉煤灰中含有较多的氧化铝。从粉煤灰中提取氧化铝的工艺流程如下。（1）“酸浸”中使用的酸是______（填字母序号）。A.HCl B.H2SO4 C.HNO3（2）“煅烧”后产物X的化学式为______，写出“煅烧”过程发生的化学方程式：______。（3）该工艺的价值在于______。【答案】（1）B（2）H2O；2Al(OH)3eq\o\ac(\s\up7(高温),\o(===,====))2Al2O3+3H2O↑（3）废物再利用（或有利于保护金属资源等）【解析】（1）由于“酸浸”后生成了硫酸铝，所以“酸浸”中使用的是硫酸，故选B；（2）氢氧化铝煅烧生成氧化铝和水，水的化学式为：H2O；该反应化学方程式2Al(OH)3eq\o\ac(\s\up7(高温),\o(===,====))2Al2O3+3H2O↑；（3）该工艺的价值在于废物再利用或有利于保护金属资源等1.关注“箭头”：箭头进入的是投料（即反应物）；出去的是生成物（包括主产物和副产物）；（回头的箭头）表示循环利用的物质.2.关注方框内所指3.关注流程“三线”和“核心”（如下图）4.工艺流程的评价①设计方案的科学性:能否达到实验目的，杂质是否完全除去，是否引入新的杂质等。②安全性和简便性:尽量选用较温和的反应条件，避免高温、高压条件。③对环境的影响:是否符合绿色化学理念，是否产生有毒气体等。④节约性:原料利用率要尽量高。题型一环境保护与能源类【例1】（新考法，拓视野）CO2捕获和转化可减少CO2排放并实现资源利用。一种捕集烟气中CO2并转化利用的流程如图：（1）CaO俗称_________。（2）催化转化器中发生反应的化学方程式是_________。（3）甲醇(CH3OH)属于_________(填“无机物”或“有机物”)。（4）我国力争在2060年前实现“碳中和”。下列措施不利于大气中CO2减少的是_________(只有一个选项符合题意)。A.用氨水捕集废气中的CO2，将其转化为氮肥 B.大力推广使用干冰实现人工增雨，缓解旱情C.利用和开发风能、太阳能、氢能等清洁能源 D.通过植树造林，利用光合作用吸收大气中的CO2【答案】（1）生石灰（2）CaCO3+CH4eq\o\ac(\s\up7(催化剂),\o(====,=====))CaO+2CO+H2（3）有机物（4）B【解析】（1）CaO俗称生石灰；（2）催化转化器中发生反应是指碳酸钙与甲烷在催化剂的条件下反应生成氧化钙、一氧化碳和氢气，该反应化学方程式：CaCO3+CH4eq\o\ac(\s\up7(催化剂),\o(====,=====))CaO+2CO+H2；（3）甲醇(CH3OH)是含有碳元素的化合物，属于有机物；（4）A、用氨水捕集废气中的CO2，将其转化为氮肥，有利于减少大气中二氧化碳；B、大力推广使用干冰实现人工增雨，缓解旱情，不利于减少大气中二氧化碳；C、利用和开发风能、太阳能、氢能等清洁能源，有利于减少大气中二氧化碳；D、通过植树造林，利用光合作用吸收大气中的CO2，有利于减少大气中二氧化碳；答案：B。11.催化转化器中发生反应要关注箭头的走向：箭头进入者为反应物，如该题中CaCO3和CH4。箭头流出者为生成物，如该题中CaO、CO和H22.“碳中和”：碳中和（carbonneutrality），节能减排术语。一般是指国家、企业、产品、活动或个人在一定时间内直接或间接产生的二氧化碳或温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排等形式，以抵消自身产生的二氧化碳或温室气体排放量，实现正负抵消，达到相对“零排放”。【例2】（烟气的脱硫处理）我国古人很早就认识了硫元素，《神农本草经》将“硫”评价为“能化金银铜铁奇物”，现代化学中含硫药物、含硫材料等也十分普遍。(1)用化学用语填空：①2个硫原子_______；②2个三氧化硫分子_______；③硫酸根离子_______。(2)工业上可利用物料循环的方法实现烟气的脱硫处理，工艺流程如图所示。①操作I是_______；②吸收室中发生的反应之一是氢氧化钠和二氧化硫的反应，类比氢氧化钠和二氧化碳的反应，写出氢氧化钠和二氧化硫反应的化学方程式_______；③理论上只需不断加入_______（填化学式）便可持续实现烟气的脱硫处理。【答案】(1)2S2SO3SOeq\o\al(2-,4)(2)过滤SO2+2NaOH＝Na2SO3+H2OCa(OH)2【解析】（1）①原子的表示方法就是用元素符号来表示一个原子，表示多个该原子，就在其元素符号前加上相应的数字．所以2个硫原子，就可表示为2S；②由分子的表示方法，正确书写物质的化学式，表示多个该分子，就在其分子符号前加上相应的数字，则2个三氧化硫分子可表示为：2SO3；③离子的表示方法：在表示该离子的元素符号右上角，标出该离子所带的正负电荷数，数字在前，正负符号在后，带1个电荷时，1要省略，表示多个该离子，就在其元素符号前加上相应的数字，故硫酸根离子可表示为：SOeq\o\al(2-,4)；（2）①操作I后得到了固体和液体，则是过滤；②氢氧化钠和二氧化硫反应产生亚硫酸钠和水，化学方程式SO2+2NaOH＝Na2SO3+H2O；③根据流程图，理论上只需不断加入Ca(OH)2便可持续实现烟气的脱硫处理。1.（2023·山东青岛·九年级统考）我国承诺在2060年前实现“碳中和”，碳替代、碳减排、碳封存、碳循环是实现碳中和的四种主要途径。请回答下列问题。I、碳替代(1)碳替代就是用新能源来替代传统的化石能源。常见的新能源有氢能、能（写一种即可）等。II、碳减排(2)从源头上减少二氧化碳排放，写出一条你在生活中符合“碳减排”的具体做法。III碳封存：将二氧化碳转化为其他状态封存，与大气隔绝，主要有两种途径：(3)海洋封存海水吸收二氧化碳生成碳酸，该反应的化学方程式是。地质封存将CO2注入含氢氧化钙的地下水层，使其转化为固态碳酸盐。IV碳循环将大气中的二氧化碳转化为有用的物质。工业上设计如图所示方案，将二氧化碳转化为尿素〔CO(NH2)2〕（部分反应条件和物质未标出）。(4)步骤①中发生反应的化学方程式为；该步骤中采用喷淋方式加入氢氧化钠溶液，其优点是。(5)操作a的名称是；溶液A的成分为（写化学式）。(6)整个流程中，可以循环利用的物质是（写化学式）。(7)步骤②中二氧化碳和氨气（NH3）在一定条件下反应生成尿素〔CO(NH2)2〕和水，写出该反应的化学方程式。【答案】(1)风能（核电、太阳能等）(2)出行乘坐公共交通(3)CO2+H2O=H2CO3(4)2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O增大反应物的接触面积，使反应可以充分进行(5)过滤NaOH、Ca(OH)2(6)CaO、NaOH、Ca(OH)2(7)CO2+2NH3一定条件CO(NH2)2+H2O【解析】（1）核能、风能、太阳能等都属于新能源；（2）汽车尾气中含有大量的CO2，出行乘坐公共交通可以减少汽车尾气的排放，能从源头处减小空气中CO2的含量；（3）二氧化碳能与水反应生成碳酸，反应的化学方程式为CO2+H2O=H2CO3；（4）NaOH能与CO2反应生成碳酸钠与水，则步骤①中反应的化学方程式为2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O；采用喷淋方式加入氢氧化钠溶液，可以增加NaOH与CO2的接触面积，使反应充分的发生；（5）操作a为将固体与液体分离，则为过滤操作；步骤①中CO2与过量的NaOH反应后溶液中溶质为NaOH、Na2CO3，氧化钙能与水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙能与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀与氢氧化钠，则在步骤①反应后的溶液中加入过的氧化钙，充分反应后溶液中溶质为NaOH、Ca（OH）2；则溶液A中的溶质为NaOH、Ca(OH)2；（6）根据上述分析可知溶液A中的溶质为NaOH、Ca(OH)2，NaOH可以在步骤①中重复利用；固体B碳酸钙煅烧产生的氧化钙与Ca（OH）2，也可以加入到步骤①反应后的溶液中重复利用；则整个流程中可以充分利用的物质为CaO、NaOH、Ca(OH)2；（7）二氧化碳和氨气（NH3）在一定条件下反应生成尿素〔CO（NH2）2〕和水，则反应的化学方程式为CO2+2NH3一定条件CO(NH2)2+H2O。2.（2023·江门台山·一模）我国将力争2060年前实现碳中和，CO2的捕捉可减少碳排放。下图是“捕捉”(吸收)CO2部分流程图：（1）“捕捉室”中NaOH溶液常喷成雾状，主要目的是___________。（2）“捕捉室”捕捉二氧化碳的原理是___________(用化学方程式表示)（3）“分离室”操作的名称为___________，在实验室该操作所需的玻璃仪器是烧杯、漏斗、___________。（4）“高温反应炉”中发生反应的化学方程式为___________，反应类型是___________。（5）流程中可以循环使用的一种物质是___________；该流程的优点是：___________(写一种)【答案】（1）增大反应接触面积，使反应更充分（2）2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O（3）过滤玻璃棒（4）CaCO3eq\o\ac(\s\up7(高温),\o(===,====))CaO+CO2↑分解反应（5）NaOH溶液##CaO节约资源（或绿色环保等，合理即可）【解析】（1）将氢氧化钠溶液常喷成雾状，能增大反应接触面积，使反应更充分。（2）氢氧化钠能与二氧化碳反应生成碳酸钠和水，反应的化学方程式为CO2+2NaOH＝Na2CO3+H2O。（3）氧化钙能与水反应生成氢氧化钙，而氢氧化钙能与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，则“分离室”是将固体和液体分离，则操作的名称为过滤；过滤时所需的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒。（4）“高温反应炉”的物质主要为碳酸钙，碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳，反应的化学方程式为CaCO3eq\o\ac(\s\up7(高温),\o(===,====))CaO+CO2↑；该反应为一种物质生成多种物质的反应，属于分解反应。（5）流程中，既有氢氧化钠和氧化钙的产生，又有氢氧化钠和氧化钙的生成，则流程中可以循环使用的一种物质是氢氧化钠或氧化钙；该流程能减少碳排放，则能保护环境。3．（2023·江苏扬州·统考二模）新能源汽车的动力来源是锂离子电池，如图是实验室从钴酸锂废极片【主要成分为钴酸锂（LiCoO2）】中回收得到Co2O3和Li2CO3的一种流程。(1)废极片粉末加入稀硫酸和过氧化氢进行酸浸的过程中，温度通常要控制在40℃以下，原因是_____。(2)操作1粉碎的目的是_______。操作2名称是_______，用到的玻璃仪器有玻璃棒，烧杯和_______，操作3中玻璃棒的作用_______。(3)操作3中检验沉淀洗涤干净的操作是_______。(4)操作4中，在高温条件下，CoC2O4在空气中反应生成Co2O3和二氧化碳，化学方程式为_______。(5)操作5中，Li2CO3晶体用热水洗涤比用冷水洗涤损耗更少，说明它的溶解度随温度的变化趋势与我们学过的______（填名称）相似。【答案】(1)防止过氧化氢受热分解(2)增大反应物的接触面积，使反应快速充分过滤漏斗引流(3)取最后一次洗涤后的液体，滴加氯化钡（或硝酸钡）溶液，无白色沉淀生成，则已洗净(4)4CoC2O4+3O2eq\o\ac(\s\up7(高温),\o(===,====))2Co2O3+8CO2(5)氢氧化钙【解析】（1）过氧化氢在加热的条件下也能够分解生成水和氧气，所以废极片粉末加入稀硫酸和过氧化氢进行酸浸的过程中，温度通常要控制在40℃以下，原因是防止过氧化氢受热分解，故填防止过氧化氢受热分解。（2）粉碎能够增大反应物的接触面积，使反应快速充分，故填增大反应物的接触面积，使反应快速充分；由图可知，操作2将难溶性固体与液体进行了分离，为过滤操作，故填过滤；过滤时用到的玻璃仪器有玻璃棒，烧杯和漏斗，故填漏斗；由图可知，操作3将难溶性固体与液体进行了分离，为过滤操作，其中玻璃棒的作用是引流，故填引流。（3）操作3后得到的滤渣的表面附有硫酸锂溶液，硫酸锂能够与氯化钡或硝酸钡等反应生成硫酸钡沉淀，所以操作3中检验沉淀洗涤干净的操作是取最后一次洗涤后的液体，滴加氯化钡（或硝酸钡）溶液，无白色沉淀生成，则已洗净，故填取最后一次洗涤后的液体，滴加氯化钡（或硝酸钡）溶液，无白色沉淀生成，则已洗净。（4）在高温条件下，CoC2O4和空气中的氧气反应生成Co2O3和二氧化碳，故反应的化学方程式写为：4CoC2O4+3O2eq\o\ac(\s\up7(高温),\o(===,====))2Co2O3+8CO2。（5）Li2CO3晶体用热水洗涤比用冷水洗涤损耗更少，说明它的溶解度随温度升高而减小，与氢氧化钙相似，故填氢氧化钙。题型二物质的制备【例3】（工业原料的制取）硫酸锌可制备各种含锌材料，在防腐、医学上有很多应用。菱锌矿的主要成分是ZnCO3，还含有少量的二氧化硅和氧化铁。以菱锌和为原料制备ZnSO4·7H2O的工艺流程如下图所示。（二氧化硅难溶于水，也不与稀硫酸反应）回答下列问题：(1)菱锌矿属于______（填“纯净物”或“混合物”）。(2)“酸浸”中观察到的现象是______。(3)滤液1中含有的阳离子是______。（填离子符号）(4)“转化”中加入足量锌粉，反应的化学方程式有：Zn+Fe2(SO4)3=ZnSO4+2FeSO4和______（写一个即可）。(5)下列说法正确的是______（填标号）。A．“粉碎”是为了使菱锌矿在“酸浸”中与稀硫酸充分反应B．在“转化”中加入锌粉，若无气泡冒出，说明锌粉已足量C．滤渣甲、滤渣乙均能与稀硫酸反应产生气体D．滤液2的质量一定比滤液1的质量大【答案】(1)混合物(2)固体部分溶解，溶液中有气泡产生，溶液颜色变为黄色(3)H+、Zn2+、Fe3+(4)Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑(5)AD【解析】（1）菱锌矿的主要成分是ZnCO3，还含有少量的二氧化硅和氧化铁，属于混合物；（2）“酸浸”中，碳酸锌和稀硫酸反应生成硫酸锌、水和二氧化碳，氧化铁和稀硫酸反应生成硫酸铁和水，所以在实验过程中，固体部分溶解，溶液中有气泡产生，溶液颜色变为黄色；（3）“酸浸”中加入了过量稀硫酸，碳酸锌和稀硫酸反应生成硫酸锌、水和二氧化碳，氧化铁和稀硫酸反应生成硫酸铁和水，所以滤液1中含有的阳离子是H+、Zn2+、Fe3+；（4）“转化”中加入足量锌粉，锌和过量的稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应的化学方程式为：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；（5）A、“粉碎”是为了增大反应物的接触面积，使菱锌矿在“酸浸”中与稀硫酸充分反应，故选项说法正确；B、在“转化”中加入锌粉，锌先将硫酸铁转化为硫酸亚铁，之后和过量的硫酸反应生成硫酸锌和氢气，加入锌到无气泡冒出说明硫酸铁和硫酸完成转化，但生成的硫酸亚铁是否被锌完全转化为硫酸锌无法通过无气泡显示判断是否完成，所以不能说明锌粉已足量，故选项说法错误；C、滤渣甲中的主要成分是二氧化硅，不与稀硫酸发生反应，滤渣乙含有锌粉，能与稀硫酸反应产生气体，故选项说法错误；D、加入锌粉后，锌和过量的稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，加入锌的质量比生成氢气的质量大，溶液质量增加。锌和硫酸铁反应生成硫酸亚铁和硫酸锌，加入固体物理气体、沉淀析出，溶液质量增加。锌再继续和硫酸亚铁反应生成硫酸锌和铁，由于锌的相对原子质量大于铁，且硫酸锌和硫酸亚铁中锌和铁的化合价都为+2价，溶液质量增加。所以滤液2的质量一定比滤液1的质量大，故选项说法正确；故选：AD。【例4】（工业废渣的再利用）柠檬酸亚铁（FeC6H6O7）是一种易被吸收的补血剂。利用硫酸厂的废渣（主要含Fe2O3、Fe3O4，还有少量SiO2）制备柠檬酸亚铁，该工艺流程如图所示，回答下列问题：资料1：Fe4O4+4H2SO4=Fe2(SO4)3+FeSO4+4H2OFe+Fe2(SO4)3=3FeSO4；资料2：SiO2不溶于水，也不与稀硫酸反应。(1)柠檬酸亚铁进入人体肠道后以_______（填阳离子符号）的形式被吸收，达到补血效果。(2)固体C的成分是_______。(3)步骤①②③④中涉及置换反应的是_______（填数字序号）。(4)步骤③中发生反应的化学方程式是_______。(5)“一系列操作”中，将柠檬酸亚铁晶体与溶液分离的操作是_______。【答案】(1)Fe2+(2)SiO2、Fe(3)②(4)FeSO4+Na2CO3＝FeCO3↓+Na2SO4(5)过滤【解析】（1）柠檬酸亚铁中的阳离子为亚铁离子，故柠檬酸亚铁进入人体肠道后以亚铁离子（Fe2+）的形式被吸收，达到补血效果；（2）根据资料1：Fe3O4+4H2SO4=Fe2(SO4)3+FeSO4+4H2O；Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4；资料2：SiO2不溶于水，也不与稀硫酸反应；硫酸厂的废渣（主要含Fe2O3、Fe3O4，还有少量SiO2），步骤①加入过量稀硫酸，四氧化三铁与硫酸反应生成硫酸铁、硫酸亚铁和水，氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁和水，二氧化硅不与硫酸反应，步骤②加入过量铁粉，铁与硫酸铁反应生成硫酸亚铁，铁与过量硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，得到的气体A为氢气，溶液B为硫酸亚铁溶液，固体C为二氧化硅和过量的铁粉，即为SiO2、Fe；（3）步骤①加入过量稀硫酸，四氧化三铁与硫酸反应生成硫酸铁、硫酸亚铁和水，氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁和水，二氧化硅不与硫酸反应；步骤②加入过量铁粉，铁与硫酸铁反应生成硫酸亚铁，铁与过量硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气；步骤③溶液B（硫酸亚铁溶液）中加入过量碳酸钠溶液，硫酸亚铁与碳酸钠反应生成碳酸亚铁沉淀和硫酸钠；步骤④固体D（碳酸亚铁）中加入柠檬酸，碳酸亚铁与柠檬酸反应生成柠檬酸亚铁、二氧化碳和水；根据置换反应是由一种单质和一种呼和乌反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，故步骤①②③④中涉及置换反应的是②（铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气）；（4）步骤③溶液B（硫酸亚铁溶液）中加入过量碳酸钠溶液，硫酸亚铁与碳酸钠反应生成碳酸亚铁沉淀和硫酸钠，该反应的化学方程式为：FeSO4+Na2CO3＝FeCO3↓+Na2SO4；（5）过滤可以分离液体和固体，“一系列操作”中，将柠檬酸亚铁晶体与溶液分离的操作是过滤。1.（2023·山东滨州·统考模拟预测）某化工厂以废金属（主要成分为Fe和Cu，表面有少量油污）为原料回收海绵铜，并制备氯化铁的工艺流程如图所示。已知：NaNO2易溶于水且不与氢氧化钠反应，在“氧化”中起催化作用，该反应的化学方程式为：4FeCl2+4HCl+O2===4FeCl3+2H2O回答问题：(1)废金属属于（填“纯净物”或“混合物”）。(2)“洗涤”的目的是去除废金属表面的油污，试剂X最好选用______（填标号）。A．水 B．氢氧化钠溶液 C．稀硫酸 D．氯化钠溶液(3)“酸浸”中发生反应的化学方程式为。(4)“滤液甲”中一定含有的溶质是。(5)向“滤渣乙”中加入适量盐酸，可以观察到的现象是。【答案】(1)混合物(2)B(3)Fe+2HCl=FeCl2+H2↑(4)NaNO2､NaCl（填化学名称得分）(5)红褐色固体逐渐溶解，得到黄色溶液【解析】（1）由题文可知，废金属的主要成分为Fe和Cu，表面有少量油污，则废金属属于混合物；（2）A、油污不溶于水，不能用水除油污，错误；B、氢氧化钠能够与油污发生化学变化生成可溶性物质，所以可用氢氧化钠溶液除油污，正确；C、油污不与稀硫酸发生化学变化，也不溶于稀硫酸，错误；D、氯化钠不与油污反应，油污不溶于氯化钠溶液，错误；（3）废金属的主要成分为Fe和Cu，铜位于金属活动性顺序表中氢的后面，不能与稀盐酸反应，铁能够与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，反应的化学方程式写为Fe+2HCl=FeCl2+H2↑；（4）酸浸后溶液中含有氯化亚铁和过量的稀盐酸，氧化中，在亚硝酸钠作催化剂的条件下，氯化亚铁、稀盐酸和氧气反应生成氯化铁和水，沉铁过程中，氯化铁与氢氧化钠反应生成氢氧化铁沉淀和氯化钠，过量的稀盐酸与氢氧化钠反应生成氯化钠和水，亚硝酸钠是反应的催化剂，反应后化学性质与质量不变，则“滤液甲”中一定含有的溶质是亚硝酸钠和氯化钠；（5）由（4）可知，滤渣乙是氢氧化铁沉淀，加入适量稀盐酸后，氢氧化铁与稀盐酸反应生成氯化铁和水，实验中观察到红褐色固体逐渐溶解，得到黄色溶液。2．（2023·江苏苏州·二模）以FeSO4•7H2O为原料制备铁红(Fe2O3)的一种方法如图：已知“沉淀”时的主要反应为：2FeSO4+H2O2+2H2O═2FeO(OH)↓+2H2SO4(1)FeO(OH)中铁元素的化合价为_______。FeO(OH)可表示为mFe2O3•nFe(OH)3，m/n=_。(2)“沉淀”时需控制溶液的pH与反应的温度。①“沉淀”时调节溶液的初始pH约为4，过程中应始终保持溶液的pH为3.0～4.5，需不断加入物质Z调节溶液的pH，Z应具备的性质有_______(填字母)。A．能与酸反应

B．能与碱反应

C．不与FeO(OH)反应②“沉淀”时反应温度不宜过高，其原因是_______。(3)“过滤”后需对固体进行洗涤与干燥。洗涤时被除去的沾于固体表面的阴离子为_______(填离子符号)。(4)“煅烧”时反应的化学方程式为_______。(5)探究铁粉在加热时氧化产物的装置图。利用如图装置，先通入一会儿氩气，再用温控热源将2.1g铁粉升温至800℃，恒温下通入空气进行实验，然后停止加热并持续通氩气至固体冷却，利用X射线衍射仪(通过图谱可以判断测定样品中某物质是否存在)测定不同加热时间固体的成分，实验结果如图所示。①升温至800℃，未通入空气时少量铁粉已氧化成Fe1-xO的原因可能是_______。②写出上述实验中，通入空气1.5min~3.5min发生反应的化学方程式_______。③上述实验中，通入空气3.5min时，剩余固体的质量是_______。【答案】(1)+31(2)AC过氧化氢在较高温度下容易分解(3)SOeq\o\al(2-,4)(4)FeO(OH)eq\o\ac(\s\up7(高温),\o(====,=====))Fe2O3+H2O(5)铁粉与装置中残留的氧气反应4Fe+3O2eq\o\ac(\s\up7(△),\o(===,====))2Fe2O33g【解析】（1）FeO(OH)中氢氧根的化合价为-1，氧元素的化合价为-2，设铁元素的化合价为x，依据化合物中各元素的化合价的代数和为零，则x+(-2)+(-1)=0，解得x=+3；FeO(OH)中Fe、H原子的个数比为：1：1，则mFe2O3•nFe(OH)3中Fe、H原子的个数比也应为：1：1，所以(2m+n)：3n=1：1，解得eq\f(n,m)=1；（2）①“沉淀”时调节溶液的初始pH约为4，过程中应始终保持溶液的pH为3.0～4.5，需不断加入物质Z调节溶液的pH，Z应具备的性质有：不与FeO(OH)反应，在沉淀过程中硫酸不断生成，要想维持pH在一定范围内，就要求Z物质要把反应生成的硫酸消耗掉，即Z物质能与酸反应；故选AC；②“沉淀”时反应温度不宜过高，其原因是过氧化氢在较高温度下容易分解，不利于反应的进行；（3）依据2FeSO4+H2O2+H2O=FeO(OH)↓+2H2SO4，反应后的溶液中含有硫酸可能含有硫酸亚铁，所以洗涤时被除去的沾于固体表面的阴离子为：SOeq\o\al(2-,4)；（4）“煅烧”时，FeO(OH)高温下分解生成氧化铁和水，反应的化学方程式为：FeO(OH)eq\o\ac(\s\up7(高温),\o(====,=====))Fe2O3+H2O；（5）①升温至800℃，未通入空气时少量铁粉已氧化成Fe1-xO的原因可能是铁粉与装置中残留的氧气反应，故填铁粉与装置中残留的氧气反应；②由图可知，上述实验中，通入空气1.5min~3.5min时，铁与空气中的氧气在加热的条件下转化为氧化铁，故发生反应的化学方程式写为：4Fe+3O2eq\o\ac(\s\up7(△),\o(===,====))2Fe2O3；③由图可知，通入空气3.5min时，剩余固体是氧化铁，其质量=2.1g÷eq\f(112,160)×100%=3g。3.（2023·江苏扬州·校联考二模）高纯氧化铁（Fe2O3）又称“引火铁”，在现代工业上有广泛应用前景。以下是用赤铁矿（含少量不溶于水的SiO2等）为原料，制备高纯氧化铁的生产流程示意图，请回答相关问题。【资料卡片】：①氨水呈碱性（主要成分NH3•H2O是一种碱）；(NH4)2CO3溶液呈碱性，40℃以上易分解。②FeCO3eq\o\ac(\s\up7(高温),\o(===,====))FeO＋CO2↑，4FeO＋O2＝2Fe2O3(1)赤铁矿炼铁的方程式为______。(2)加适量氨水的目的是______。(3)根据题中信息，加入(NH4)2CO3后，该反应必须控制的条件是______。(4)滤液Ⅱ中可回收的产品是______（写化学式），该物质的用途是______。(5)有同学认为可以向滤液Ⅰ中通入CO2和NH3也能实现同样反应。某学习小组利用下图装置模拟此反应。①上图A为实验室制备CO2的装置，其药品的最佳选择为______（填序号）。A．石灰石

B．CaCO3

C．稀盐酸

D．稀硫酸②

B装置为除去二氧化碳中的氯化氢气体，洗气瓶中的试剂X可选择______（填序号）。A．NaOH溶液

B．饱和NaHCO3溶液

C．AgNO3溶液

D．浓硫酸③

C装置中长颈漏斗a的作用是______，在其上端需要放一团沾有酸液的棉花团其原因是______，长颈漏斗b的作用是______。(6)写出在空气中煅烧FeCO3的化学反应方程式______。(7)该流程中使用稀硫酸的质量分数为19.6%，若用含Fe2O380%的赤铁矿1.5t作为原料，则理论上参加反应的稀硫酸的质量是多少？（写出计算过程）【答案】(1)3CO+Fe2O3eq\o\ac(\s\up7(高温),\o(===,====))2Fe+3CO2(2)除去过量的稀硫酸(3)反应温度不超过40℃(4)(NH4)2SO4作氮肥（化肥）(5)ACBC平衡装置内气压吸收逸出的氨气，防止污染空气防倒吸(6)O2+4FeCO3eq\o\ac(\s\up7(高温),\o(===,====))2Fe2O3+4CO2(7)一氧化碳和氧化铁反应：3CO+Fe2O3eq\o\ac(\s\up7(高温),\o(===,====))2Fe+3CO2，铁和稀硫酸反应：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，可得关系式：Fe2O3~2Fe~2H2SO4解：设理论上参加反应的稀硫酸的质量为xFe2O3~2Fe~2H2SO416019680%×1.5t19.6%xeq\f(160,196)＝eq\f(80%×1.5t,19.6%x)x=7.5t答：理论上参加反应的稀硫酸的质量为7.5t【解析】（1）赤铁矿的主要成分是氧化铁，一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，该反应的化学方程式为：3CO+Fe2O3eq\o\ac(\s\up7(高温),\o(===,====))2Fe+3CO2；（2）加入的稀硫酸过量，氨水能与稀硫酸反应，故加适量氨水的目的是：除去过量的稀硫酸；（3）(NH4)2CO3溶液呈碱性，40℃以上易分解，故该反应必须控制的条件是：反应温度不超过40℃；（4）铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，碳酸铵和硫酸亚铁反应生成碳酸亚铁和硫酸铵，故滤液Ⅱ中可回收的产品是：(NH4)2SO4；硫酸铵含氮一种营养元素，故可作氮肥；（5）①实验室通常用石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳，不能选择碳酸钙，是防止反应速率过快，不利于收集，不选择稀硫酸，是因为石灰石和稀硫酸反应生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在石灰石的表面，阻碍反应的进一步进行。故选AC；②A、氢氧化钠能与氯化氢反应生成氯化钠和水，但是氢氧化钠也能与二氧化碳反应生成碳酸钠和水，不但除去了杂质，也除去了原物质，不符合题意；B、氯化氢溶于水形成盐酸，饱和碳酸氢钠和盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水，可除去杂质，符合题意；C、氯化氢溶于水形成盐酸，盐酸和硝酸银反应生成氯化银和硝酸，可除去杂质，符合题意；D、浓硫酸具有吸水性，可用于干燥二氧化碳，但是不能用于除去氯化氢，不符合题意。故选BC；③由图可知，该实验向C装置通入二氧化碳和氨气，所以长颈漏斗a的作用是平衡装置内气压，防止气流过大，瓶塞弹出；因为氨气是碱性气体，具有刺激性气味，污染空气，所以长颈漏斗a处放一团酸液的棉花是为了吸收逸出的氨气，防止污染空气；长颈漏斗b的作用是：防止反应过程中，装置D中压强减小，引起倒吸，故填：防止倒吸；（6）在空气中煅烧FeCO3生成氧化铁，氧气应参与了反应，根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，反应物中含Fe、C、O，生成物中含Fe、O，故生成物中还应含碳元素，故还生成了二氧化碳，该反应的化学方程式为：O2+4FeCO3eq\o\ac(\s\up7(高温),\o(===,====))2Fe2O3+4CO2；（7）见答案。题型三金属提纯制备类【例5】（工业原料的制取）钛金属具有硬度大、密度小、熔点高、常温下耐酸碱、耐腐蚀等优良的性能，被誉为“未来金属”。我国钒钛磁铁矿床分布广泛，储量丰富，由钒钛磁铁矿提取金属钛的主要工艺过程如下。回答下列问题：(1)钛铁矿需要粉碎，其目的是_____。(2)钛铁矿的主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3)，其中钛元素的化合价为_____价。(3)TiCl4在高温下与足量Mg反应生成金属钛，该反应的化学方程式为_____。(4)金属矿物不能再生。下列能有效保护钛金属资源的措施是_____。A．回收利用废旧钛金属制品 B．任意开采钛金属矿石C．钛金属抗腐蚀性能好，可随意堆放储存 D．寻找、开发钛金属的代替品【答案】(1)增大接触面积，加快反应速率(2)+4(3)TiCl4+2Mgeq\o\ac(\s\up7(高温),\o(===,====))Ti+MgCl2(4)AD【解析】（1）钛铁矿需粉碎，其目的是增大反应物接触面积，使反应更快、更充分。（2）设其中钛元素的化合价为x，根据化合价代数和为0，x+2+(-2)×3=0，x=+4。（3）TiCl4在高温下与足量Mg反应生成金属钛，化学方程式为：TiCl4+2Mgeq\o\ac(\s\up7(高温),\o(===,====))Ti+MgCl2。（4）A、回收利用废旧金属制品能有效保护钛金属资源，正确；B、任意开采钛金属矿石，不利于保护钛金属资源，会造成钛金属资源浪费，错误；C、钛金属虽然抗腐蚀性能好，但也不能随意堆放储存，错误；D、寻找、开发金属的代用品，能有效保护钛金属资源，正确。故选AD。【例6】（古法新探）中国古代典籍中记录了很多化学知识，展示了我国古代人民的智慧。《梦溪笔谈》中记载了用“苦泉水”制取铜的方法：“挹其水熬之，则成胆矾，烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”。主要流程如下图所示：(1)“熬”的过程类似于下列粗盐提纯实验中的________操作（填序号）。A．溶解 B．过滤 C．蒸发(2)“烹”的过程中，胆矾（CuSO4·5H2O）首先转变成水和无水硫酸铜，该反应的基本反应类型是_______反应。(3)写出“铁釜”中发生反应的化学方程式________。(4)铁釜外侧容易生锈，是因为铁与空气中的________发生反应。【答案】(1)C(2)分解(3)Fe+CuSO4=FeSO4+Cu(4)水、氧气【解析】（1）“熬”的过程后得到了硫酸铜晶体，则类似蒸发操作，故选C；（2）胆矾转变成水和无水硫酸铜，是一种物质分解产生多种物质的反应，属于分解反应；（3）铁和硫酸铜溶液反应产生硫酸亚铁和铜，方程式是Fe+CuSO4=FeSO4+Cu；（4）铁生锈是铁与空气中的水、氧气发生反应。1.（2023·山东菏泽·统考三模）回收含铜废料(主要成分为Cu)中的铜，部分实验流程如下：注：灼烧后得到黑色固体和残留物，残留物不溶于水和稀硫酸。回答下列问题：(1)“灼烧”的主要目的是。(2)“酸溶”发生反应的化学方程式为，反应类型为。(3)“转化”生成气体X的成分为。【答案】(1)把铜转化为氧化铜(2)H2SO4+CuO=CuSO4+H2O复分解反应(3)氢气【解析】（1）铜废料主要成分为Cu，铜不和稀硫酸反应，氧化铜和稀硫酸反应，“灼烧”的主要目的是把铜转化为氧化铜，便于下一步酸溶过程中和稀硫酸反应；（2）“酸溶”发生反应为氧化铜和硫酸反应生成硫酸铜和水，化学方程式为H2SO4+CuO=CuSO4+H2O；该反应是两种化合物交换成分生成另外两种化合物的反应，属于复分解反应；（3）“转化”过程中铁和过量的稀硫酸反应生成氢气，故生成气体X的成分为氢气。2.（2023·山东德州·九年级校考阶段练习）白铜是铜、镍（Ni）合金，某学习小组同学欲利用废弃的白铜回收铜、镍两种金属。(1)先向盛有等量镍粉和锌粉的两支试管中分别加入溶质质量分数相同的稀硫酸，观察到都有气泡产生，且锌粉与稀硫酸反应更剧烈，镍粉与稀硫酸反应后的溶液为绿色，说明镍的金属活动性比锌（填“强”或“弱”）。查阅资料可知：镍与稀硫酸反应的化学方程式为H2SO4+Ni=NiSO4+H2↑(2)接下来，同学们设计了如下实验流程回收铜和镍。上图中，固体A是，②中反应的化学方程式是（只写一个），该反应属于的基本反应类型。(3)要验证Ni、Zn、Cu的金属活动性顺序，用下列各组药品进行实验，不能达到目的的是______________（填字母）。A．Ni、Zn、Cu、稀盐酸 B．Ni、Cu、ZnSO4溶液C．Zn、Cu、NiSO4溶液 D．Ni、ZnSO4溶液、CuSO4溶液【答案】(1)弱(2)铜/CuNiSO4+Zn=ZnSO4+Ni（或H2SO4+Zn=ZnSO4+H2↑）置换反应(3)B【解析】（1）根据题意可知，镍粉和锌粉都能与稀硫酸反应，有气泡产生，但是锌粉与稀硫酸反应更剧烈，说明镍的金属活动性比锌弱；（2）根据资料可知，镍能与稀硫酸反应，而铜在金属活动顺序表中排在氢后，不与稀硫酸反应，实验在废弃白铜粉末中加入过量的稀硫酸后，过滤得到的固体A是未反应的铜；由于稀硫酸与镍反应生成硫酸镍和氢气，且加入的稀硫酸是过量的，则溶液B中含有硫酸镍和剩余的硫酸；在溶液B中加入适量的锌后，发生的反应有：锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，由于锌的金属活动性强于镍，锌能与硫酸镍溶液反应生成硫酸锌和镍，所以②中发生反应的化学方程式为NiSO4+Zn=ZnSO4+Ni（或H2SO4+Zn=ZnSO4+H2↑）；②中锌发生的两个反应都是一种单质和一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应，属于置换反应；（3）A、镍、锌都能和稀盐酸反应生成氢气，且镍和稀盐酸反应更剧烈，说明金属活动性锌＞镍＞H，铜与稀盐酸不反应，说明金属活动性铜＜H，则可证明金属活动性顺序为锌＞镍＞铜，所以该组药品进行实验，能达到目的，正确；B、镍和铜均不能与硫酸锌溶液反应，说明金属活动性镍＜锌、铜＜锌，而镍和铜的金属活动性顺序不能确定，所以该组药品进行实验，不能达到目的，错误；C、锌能和硫酸镍溶液反应生成硫酸锌和镍，说明金属活动性镍＜锌；铜和硫酸镍溶液不反应，说明金属活动性铜＜镍；则可证明金属活动性顺序为锌＞镍＞铜，该组药品进行实验，能达到目的，正确；D、镍和硫酸锌溶液不反应，说明金属活动性镍＜锌；而镍和硫酸铜溶液反应生成硫酸镍和铜，说明金属活动性铜＜镍；则可证明金属活动性顺序为锌＞镍＞铜，该组药品进行实验，能达到目的，正确。3.（2023·江苏盐城·校考三模）金属材料对于促进生产发展、改善人类生活发挥了重大作用。(1)用镁合金制作的汽车轮毂比铝制轮毂抗挤压能力强且质量仅为铝制品的70%。由此可以总结出镁合金具有的优良性能是_____(任写一点)。(2)铝热剂是修筑铁路时常用的焊接材料，其反应原理是铝粉在一定的条件下与氧化铁发生置换反应，得到熔融的铁和另一种氧化物，该反应的化学方程式为_____。(3)以闪锌矿(主要含ZnS，还含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS等杂质)为原料制备金属锌的流程如图：已知：Ⅰ．SiO2不溶于水且不与硫酸反应。Ⅱ．在化学反应中，如果有元素的化合价降低，必然也有元素的化合价升高。请回答下列问题。①为了提高焙烧效率，通常在焙烧前将矿石_____；“焙烧”产生的尾气必须进行净化处理的原因是_____。②“焙烧”过程中金属硫化物转化成金属氧化物，请写出“溶浸”时的主要化学方程式_____；“溶浸”产生的滤渣主要成分除了PbSO4外还有_____(填化学式)。③“还原除杂”利用锌粉与CdSO4反应，其化学方程式为_____；已知Cd放入盐酸中有气体产生，则Cd、Zn、Cu的金属活动性由强到弱的顺序为_____。④“电解”过程除了可以制得产品锌以外，同时还能获得H2SO4和_____(填化学式)。【答案】(1)抗挤压能力强/密度小(2)2Al+Fe2O3eq\o\ac(\s\up7(一定条件),\o(======,=======))Al2O3+2Fe(3)粉碎尾气中含有空气污染物SO2ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2OSiO2Zn+CdSO4=ZnSO4+CdZn＞Cd＞CuO2【解析】（1）根据题干信息可知镁合金制作的汽车轮毂比铝制轮毂抗挤压能力强且质量仅为铝制品的70%，则镁合金抗挤压能力较强，且密度较小；（2）铝粉在一定的条件下与氧化铁发生置换反应，得到熔融的铁和另一种氧化物，化学反应前后元素的种类不变，则该氧化物为氧化铝，故化学反应方程式为：2Al+Fe2O3eq\o\ac(\s\up7(一定条件),\o(======,=======))Al2O3+2Fe；（3）①焙烧前将矿石粉碎可以增加反应物与氧气的接触面积，使反应充分的发生；根据流程图可知焙烧会产生SO2，SO2为空气污染物，则产生的尾气需要净化处理；②“焙烧”过程中金属硫化物转化成金属氧化物，其中主要成分ZnS转化为ZnO，溶浸时ZnO与H2SO4反应生成ZnSO4与H2O，化学反应方程式为：ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O；根据题干信息可知SiO2不溶于水且不与硫酸反应，则溶浸后也会转化成滤渣；③根据流程图可知锌粉与CdSO4反应置换出Cd，则化学反应方程式为：Zn+CdSO4=ZnSO4+Cd；锌粉与CdSO4反应置换出Cd，则说明金属活动性Zn＞Cd，Cd放入盐酸中有气体产生，说明金属活动性Cd＞H，Cu不能稀盐酸反应，说明金属活动性H＞Cu，综上得出金属活动性：Zn＞Cd＞Cu；④根据流程图可知还原除杂后得到的滤液为ZnSO4溶液，电解ZnSO4溶液反应中，反应物为ZnSO4、H2O，反应后产生Zn、H2SO4，在化学反应中，如果有元素的化合价降低，必然也有元素的化合价升高，反应中Zn由+2降为0价，则还有一种元素化合价升高，反应前S为+6价，H为+1价，O为-2价，则只能为O升高为0价，故另一种产物为O2。题型四分离与提纯类【例7】（工业原料的制取）某小组同学以贝壳(主要成分为CaCO3）、草木灰(含K2CO3)和油脂为原料，模拟古法制肥皂，实验室操作流程如下图：已知：油脂密度小于水，难溶于水；在碱性、加热条件下生成的物质可溶于水。回答下列问题：(1)“煅烧”生成的固体产物俗称_____。(2)“溶解”后，溶液中的溶质是_____(填化学式)。(3)“沉淀”时，发生反应的化学方程式是_____。(4)流程中可以循环利用的物质是_____(填化学式)。(5)“加热搅拌”时，判断油脂完全反应的现象是_____。【答案】(1)生石灰(2)Ca(OH)2(3)Ca(OH)2+K2CO3＝2KOH+CaCO3↓(4)CaCO3(5)溶液中没有分层现象【解析】（1）贝壳的主要成分为碳酸钙，碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳，所以“煅烧”生成的固体产物为氧化钙，俗称生石灰；（2）氧化钙溶于水，与水反应生成氢氧化钙，所以“溶解”后，溶液中的溶质是氢氧化钙，化学式为Ca(OH)2；（3）向氢氧化钙溶液中加入草木灰（含碳酸钾），碳酸钾与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钾，该反应的化学方程式为：Ca(OH)2+K2CO3＝2KOH+CaCO3↓；（4）由流程图可知，碳沉淀过程中得到的滤渣为碳酸钙，碳酸钙又是煅烧过程中的反应物，碳酸钙既是反应物又是生成物，在流程中可循环利用，化学式为CaCO3；（5）油脂密度小于水，难溶于水；在碱性、加热条件下生成的物质可溶于水，所以“加热搅拌”时，判断油脂完全反应的现象是溶液完全互溶，溶液中没有分层现象。【例8】（制备新能源汽车电池）(Li2CO3)是制备新能源汽车电池的重要原料。下图是一种摸拟提纯碳酸锂的工艺，根据要求回答问题。【查阅资料】I．锂辉矿主要成分为Li2CO3，含泥沙等杂质。Ⅱ．Li2CO3(化学性质Na2CO3类似】为无色晶体，微溶于水，在冷水中的溶解度比热水中大。(1)X是一种酸。其溶质化学式为_____，常用_____(填试剂名称)检验气体Y。(2)②中发生中和反应的化学方程式为_____。(3)有以下三种温度的饱和Na2CO3溶液，③中你选择的是_____(填序号)。A．0℃ B．25℃ C．80℃(4)将滤液2蒸发，当有_____时(填现象)，停止加热，可得到其他化工产品。【答案】(1)H2SO4澄清石灰水/氢氧化钙溶液(2)2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O(3)C(4)较多固体出现【解析】（1）锂辉矿主要成分为Li2CO3，X是一种酸，与反应碳酸锂生成滤液1，滤液1与氢氧化钠溶液反应生成硫酸锂溶液，根据质量守恒定律，可知加入的酸是稀硫酸，其溶质的化学式为H2SO4。碳酸盐与酸反应生成盐、水和二氧化碳，产生的气体Y是二氧化碳，二氧化碳能与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，常用澄清石灰水（或氢氧化钙溶液）检验二氧化碳；（2）②中发生中和反应，硫酸和氢氧化钠反应生成硫酸钠和水，反应的化学方程式为2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O；（3）Li2CO3（化学性质与Na2CO3类似）为无色晶体，微溶于水，在冷水中的溶解度比热水中大，则③中应选择80℃，此时碳酸锂易结晶析出。故选C；（4）蒸发时，待蒸发皿中出现较多固体时，应停止加热，利用余热将剩余水分蒸干。1.（2023·山东威海·九年级统考）物质的分离与提纯利用物质的性质差异，可以通过物理方法或化学方法对混合物进行分离提纯，获取有用物质。(1)我国古代提纯焰硝（含KNO3和少量NaCl、CaC12等）获得农用硝酸钾，主要流程如下：①农用KNO3为农作物提供的营养元素有（填名称）。②步骤Ⅲ加小灰水（含K2CO3）时，发生反应的化学方程式为。结合如图溶解度曲线分析：③步骤Ⅳ在较高温度下过滤的目的是。④步骤V放置1~2天后可析出硝酸钾晶体的原因是。⑤“溶液2”一定含有的离子有（填离子符号）。(2)燃煤电厂产生的脱硫废水（含有CaC12、MgC12、MgSO4等物质）软化（除去废水中的钙、镁离子）的一种工艺流程如下：①“沉淀”步骤需要不断搅拌，目的是。②写出“一级沉淀池”中生成氢氧化镁的化学方程式（任写一个）。③“二级沉淀池”中固体Y的化学式为；加入稀盐酸的目的是。④软化处理过程中，碳酸钠和熟石灰的添加顺序不能颠倒，原因是。【答案】(1)钾、氮K2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2KCl防止硝酸钾析出硝酸钾溶解度受温度影响大，降温溶解度明显减小，氯化钠、氯化钾的溶解度受温度影响不大，降温溶解度变化不大K+、Na+、NO3-、Cl-(2)加快反应Ca(OH)2+MgCl2=Mg(OH)2↓+CaCl2/Ca(OH)2+MgSO4=Mg(OH)2↓+CaSO4CaCO3除去溶液中的碳酸钠和氢氧化钠钙离子除不尽，不能达到软化的目的【解析】（1）①农用KNO3为农作物提供的营养元素有钾元素和氮元素；②焰硝中含有CaC12，步骤Ⅲ加小灰水（含K2CO3）时，发生反应为CaC12与K2CO3反应生成碳酸钙和氯化钾，反应的化学方程式为K2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2KCl；③由溶解度曲线可知：硝酸钾的溶解度随温度升高而增大步骤Ⅳ在较高温度下过滤的目的是防止硝酸钾析出；④由溶解度曲线可知：硝酸钾溶解度受温度影响大，降温溶解度明显减小，氯化钠、氯化钾的溶解度受温度影响不大，降温溶解度变化不大，所以步骤V放置1～2天后可析出硝酸钾晶体；⑤焰硝（含KNO3和少量NaCl、CaC12等），加小灰水（含K2CO3），碳酸钾与氯化钙反应生成碳酸钙和氯化钾，可知“溶液2”中一定含有KNO3和少量NaCl、KCl，则“溶液2”一定含有的离子有K+、Na+、NO3-、Cl-；（2）①“沉淀”步骤需要不断搅拌，目的是加快反应；②“一级沉淀池”中加入过量的熟石灰，熟石灰是氢氧化钙，与氯化镁反应生成氯化钙和氢氧化镁，反应的化学方程式为；与硫酸镁反应生成硫酸钙和氢氧化镁，反应的化学方程式为Ca(OH)2+MgCl2=Mg(OH)2↓+CaCl2/Ca(OH)2+MgSO4=Mg(OH)2↓+CaSO4；③“二级沉淀池”中过量碳酸钠，与过量熟石灰反应生成碳酸钙和氢氧化钠，与氯化钙反应生成碳酸钙和氯化钠，则固体Y为碳酸钙，化学式为CaCO3；加入稀盐酸与生成的氢氧化钠、过量碳酸钠发生反应，则目的是除去液中的碳酸钠和氢氧化钠；④软化处理过程中，加入碳酸钠的目的是除去废水中的氯化钙，还有一级沉淀中加入过量的熟石灰，若碳酸钠和熟石灰的添加顺序不能颠倒，则过量熟石灰无法除去，则钙离子除不尽，不能达到软化的目的。2.（2023·山东烟台·统考模拟预测）化学与人类生产息息相关，分析下列内容回答问题：(1)某同学模拟自来水厂将黄泥水净化，并最终制得蒸馏水。实验流程如图所示，下列说法不正确的是________。A．明矾在实验中的作用是促进悬浮杂质的沉降B．加活性炭是利用了它具有吸附性的化学性质C．证明液体B是硬水可采用加肥皂水的方法D．操作a是利用了水与其他物质的沸点不同(2)豆浆以“香、滑、浓”独具风味，受到好多人的喜欢。下面是某品牌豆浆的营养成分表，请回答：成分蛋白质油脂糖类钙铁维生素质量分数（%）1.80.71.10.010.00050.015①表中含有人体所需要的微量元素是。②维生素有多种，每种都有独特功能。若人体缺乏，会引起坏血病。③豆浆中的在消化道内逐渐被分解成可被人体吸收的多种氨基酸。④豆类植物在生长过程中离不开化学肥料。下列关于化学肥料的说法正确的是。A．尿素【CO(NH2)2】属于复合肥料B．大量施用化肥以提高农作物产量C．铵态氮肥与草木灰混用，会降低肥效D．叶片枯黄，应施用硫酸钾等钾肥(3)我国具有丰富的煤炭资源，煤制取乙二醇的产业化发展已列入我国石化产业调整和振兴规划。由煤制取乙二醇的流程示意图为：①煤属于（填“可再生”或“不可再生”）资源。②合成气（CO和H2）在不同催化剂的作用下，可以合成不同的物质，从物质组成的角度考虑，仅用合成气为原料不可能得到的物质是（填字母序号）。A．甲醇（CH3OH）

B．乙醇（C2H5OH）

C．尿素【CO(NH2)2】【答案】(1)B(2)Fe维生素C蛋白质C(3)不可再生C【解析】（1）A、明矾具吸附性，能吸附悬浮杂质，促进悬浮杂质的沉降，正确；B、活性炭能吸附色素和异味，是物理性质，错误；C、加入肥皂水，产生泡沫较少的是硬水，产生泡沫较多的是软水，正确；D、蒸馏是利用了水与其他物质的沸点不同，将水分离出来，正确；（2）①表中含有人体所需要的微量元素是铁；②若人体缺乏维生素C，会引起坏血病；③豆浆富含蛋白质，蛋白质在消化道内逐渐被分解成可被人体吸收的多种氨基酸；④A、尿素【CO(NH2)2】含氮元素，属于氮肥，错误；B、大量施用化肥会造成浪费，污染环境，错误；C、铵态氮肥与草木灰反应生成氨气，会降低肥效，正确；D、叶片枯黄，应施用氮肥，错误；（3）①煤要经过很长的时期才能形成，属于不可再生资源；②根据质量守恒定律，合成气中含有C、O、H元素，则生成物中也应该只含有C、O、H元素，而C中尿素是由C、O、H、N元素组成，选C。题型五回收与利用类【例9】（工业废水的处理与利用）为研究溶解度曲线的应用，学习小组查得资料：某钢铁厂处理高盐废水（含氯化钠、硫酸钠及微量的其他盐）的流程、相关物质的溶解度曲线如下图所示。请和小组同学一起研究。(1)废水中的硫酸钠是氢氧化钠和硫酸反应的生成物，化学方程式为_________________。(2)当温度高于________________℃时，硫酸钠的溶解度随温度升高而降低。(3)40℃时，将50g硫酸钠固体加入100g水中，充分搅拌后所得溶液的溶质质量分数为________________（列出计算式即可）。(4)降温至0℃的“冷冻结晶”过程，析出的两种物质中较多的是_________________。(5)结合溶解度曲线解释，“蒸发结晶2”主要得到氯化钠的原因是_________________。【答案】(1)2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O(2)40(3)eq\f(48.4g,48.4g+100g)×100%(4)Na2SO4/硫酸钠(5)0℃时，硫酸钠溶解度明显小于氯化钠，经“冷冻结晶”后的母液2中，硫酸钠含量低，氯化钠含量高【解析】（1）氢氧化钠和硫酸反应生成硫酸钠和水，化学方程式为2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O。（2）由图知，当温度高于40℃时，硫酸钠的溶解度曲线呈下降趋势，溶解度随温度升高而降低。（3）40℃时，硫酸钠溶解度为48.4g，则将50g硫酸钠固体加入100g水中，最多溶解48.4g，所得溶液的溶质质量分数为eq\f(48.4g,48.4g+100g)×100%。（4）由图知，低于40℃时，硫酸钠随温度降低，溶解度减小很快，氯化钠溶解度变化不明显，故降温至0℃的“冷冻结晶”过程，析出的两种物质中较多的是硫酸钠。（5）0℃时，硫酸钠溶解度明显小于氯化钠，经“冷冻结晶”后的母液2中，硫酸钠含量低，氯化钠含量高，故“蒸发结晶2”主要得到氯化钠。【例10】（废料的深度开发）兴趣小组的同学利用某废镍材料（含有金属Ni及少量Fe、Cu）回收镍，设计流程如下图所示（部分产物略去）。请根据上述流程回答下列问题：(1)过滤时，玻璃棒的作用是______；(2)写出“酸浸”时发生反应的化学方程式______（任写一个）。(3)过氧化氢具有氧化性，“氧化”时发生反应的化学方程式为2FeSO4+H2SO4+H2O2=Fe2(SO4)3+2X，则X的化学式是______。(4)Ni、Fe、Cu的金属活动性由强到弱的顺序为______。(5)已知Fe3+和Ni2+开始沉淀和完全沉淀时的pH如表。“除铁”过程中加入NaOH溶液的目的是通过调节溶液的pH使Fe3+完全沉淀而Ni2+不沉淀，则pH的范围是______（填字母序号）。开始沉淀时的pH完全沉淀时的pHFe3+2.73.2Ni2+7.28.7A．2.7≤pH<3.2 B．3.2≤pH<7.2 C．7.2≤pH<8.7【答案】(1)引流(2)Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑/Ni+H2SO4=NiSO4+H2↑(3)H2O(4)Fe、Ni、Cu（合理表述即可）(5)B【解析】（1）过滤时，玻璃棒的作用为引流。（2）在金属活动性顺序中，铁>氢>铜，则铁能与盐酸反应生成硫酸亚铁和氢气，又由于滤液Ⅰ中含有镍离子，则说明镍能与盐酸反应生成硫酸镍和氢气，反应的化学方程式为Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑/Ni+H2SO4=NiSO4+H2↑。（3）反应前后，原子的种类和个数不变，等号左边有2Fe、3S、4H和14O，等号右边除2X外，有2Fe、3S和12O，则2X中含有4H和2O，则X的化学式为H2O。（4）结合流程可知，加入向滤液Ⅱ加入铁粉能置换出镍，则说明铁比镍活泼，则金属活动性顺序铁>镍>铜。（5）由于Fe3+完全沉淀时pH为3.2，而Ni2+开始沉淀时的pH为7.2，则若想使Fe3+完全沉淀而Ni2+不沉淀，pH的范围为3.2~7.2，故选B。1.（2023·广州增城·一模）火力发电厂燃烧煤时产生含氧化铝的粉煤灰。回收粉煤灰中氧化铝的一种工艺如下：(1)NH4HSO4溶液的作用是溶解氧化铝，说明NH4HSO4溶液中除了有、外，还含有大量的_______。(2)结合溶解度曲线分析，步骤2采用“降温结晶”可控制只析出NH4Al(SO4)2晶体，原因是_______。(3)步骤3的操作名称是_______。(4)副产物(NH4)2SO4用途广泛，受热不稳定。①在农业上可用作_______。②(NH4)2SO4在280℃