中考化学复习课件-第23讲物质转化流程(第2课时)物质的转化

第23讲物质转化流程(第2课时)物质的转化第五部分

化学与社会·跨学科实践思维导图复习学案目录CONTENTS0102直击考点真题链接素养提升030405学科实践06知识点过关01思维导图知识点过关02复习学案项目主题:蛋壳“变形记”项目背景:有的老年人习惯用蛋壳自制补钙剂来补钙,但存在多种问题,给健康带来了不确定性。本项目将探索在家利用蛋壳自制补钙剂的流程,并总结提炼物质制备的一般流程。任务一:确定反应原理查阅资料可知,蛋壳的成分如下表所示。主要成分其他成分CaCO3Ca3(PO4)2、Mg3(PO4)2、有机物以上成分均难溶于水,醋酸钙易溶于水➡活动1:根据所给的资料信息,确定自制补钙剂原理。【讨论】1.直接将蛋壳洗净磨成粉用来补钙合理吗?可能存在什么问题?2.家庭中有什么物质可与蛋壳反应,将其中的钙元素转化为易分离提纯的物质?转化后如何分离提纯?从元素角度来讲可行,但根据生活经验可知,口感不佳;且如果存在胃溃疡、胃穿孔等症状,由于碳酸盐与胃酸反应生成气体,可能造成健康风险。家中的白醋含有醋酸,可与碳酸钙反应生成易溶于水的醋酸钙,经过滤、蒸发结晶即可提纯其中的大部分钙元素。任务二:确定制作流程根据所确定的制作原理,分析可知,需首先对蛋壳进行预处理,再经过核心反应将其转化为所需物质醋酸钙,最后分离、提纯得到醋酸钙。➡活动2:原料预处理。【讨论】蛋壳表面可能含有哪些杂质?可通过什么方式除去?蛋壳外表面可能含有灰尘,内表面有自身带的白膜、残留的蛋清等杂质。可通过水洗除去。➡活动3:核心反应调控。【资料】常温下,白醋和蛋壳反应速度较慢,最快一般需要3天才能将其完全溶解。过程中可能有蚊虫、灰尘等物质造成污染,需设法加快反应速率。【讨论】1.有哪些方法可以加快白醋和蛋壳发生反应的速率?

①将蛋壳粉碎;②选用醋酸浓度更高的白醋;③升高温度;④充分搅拌;⑤使用催化剂。2.该反应在常温下即可进行,可用不锈钢盆作为反应容器吗?为什么?

由于白醋含有醋酸,而不锈钢中含有活泼金属铁,二者会发生置换反应从而腐蚀不锈钢,同时产生的物质易溶于水,导致产品混入杂质。可换用瓷制餐具或玻璃器皿作为反应容器。➡活动4:产物的分离与提纯。【资料】Ⅰ.随反应不断进行,蛋壳溶解后产生富含磷酸钙和磷酸镁的残渣。Ⅱ.醋酸钙溶液显弱碱性,其溶解度随温度的变化无明显变化。【讨论】1.反应结束后,体系中一定存在哪些物质?可能存在哪些物质?如何确定某些杂质是否存在?存在的物质检验方法一定存在

、

和

可能存在过量的

可能存在过量的

醋酸钙磷酸钙磷酸镁碳酸钙取少量固体物质于试管中,加入适量稀盐酸,若有气泡产生,则证明碳酸钙过量醋酸取少量反应后的液体于试管中,加入适量小苏打(碳酸氢钠),若有气泡产生,则证明醋酸过量。或取少量反应后的液体于试管中,滴加紫色石蕊溶液,若溶液变红,则证明醋酸过量(合理即可)3.有哪些物质可以继续利用?2.若醋酸过量,如何获得较为纯净的醋酸钙固体?分步骤写出处理思路。

第一步:除去过量醋酸,同时不引入新杂质,可加入过量清洁的鸡蛋壳粉末,充分反应至固体表面不再产生气泡。第二步:过滤除去难溶性杂质。第三步:经过蒸发结晶,获得较为纯净的醋酸钙固体。富含磷酸钙和磷酸镁的残渣可作为磷肥,用于家中绿植。过量的蛋壳可用于继续参与反应制醋酸钙。任务三:总结提炼如图是工艺流程的一般路线图。➡活动5:参考上图,用流程图总结利用鸡蛋壳自制补钙剂的工艺流程。

03直击考点考点1金属类制备1.(2024山西)我国是世界上锌冶炼最早的国家。明代宋应星所著的《天工开物》中有关“火法”炼锌的工艺记载:“每炉甘石(主要成分是碳酸锌)十斤装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼(反应后生成一氧化碳)垫盛,其底铺薪,发火煅红……冷定毁罐取出……即倭铅(锌)也。”此工艺过程分解模拟如图。(已知:Zn的冶炼温度为904℃,Zn的沸点为906℃)请结合图文信息,分析思考,解决问题:(1)装入原料器之前,将炉甘石敲碎的目的是

。

(2)高温炉内,碳酸锌(ZnCO3)在高温条件下与煤的主要成分发生反应生成Zn和CO,反应的化学方程式为

。

该反应生成物中碳元素的化合价为

价。

增大反应物的接触面积,使反应更快、更充分高温ZnCO3+2CZn+3CO↑+2(3)冷凝器中发生的变化属于

(填“物理变化”或“化学变化”)。

(4)我国古代冶锌晚于铁和铜,结合已知信息,分析说明其中的原因:

。

物理变化

锌的金属活动性比铁和铜强(或Zn的冶炼温度与Zn的沸点接近,易挥发,不易收取或Zn的化学性质比较活泼、易被氧化等)2.(2025广东)金属注射成型是一种精密器件的制造技术。某种制备铁镍合金器件的主要工序如图。(1)原料制备ⅰ.制铁粉:3H2+Fe2O32Fe+3X,则X为

,参加反应的H2与Fe2O3的质量比为

(填最简整数比)。

ⅱ.制纯镍粉:Ni+4CONi(CO)4(气态)Ni+4CO,示意图如下,则温度较高的是

(填“a”或“b”)区。

H2O3∶80a【解析】(1)ⅰ.根据质量守恒定律,化学反应前后原子的种类和数目不变,反应物中含H、Fe、O的原子个数分别是6、2、3,生成物中含H、Fe、O的原子个数分别是0、2、0,故生成物中还应含6个H原子、3个O原子,故X的化学式为H2O;参加反应的氢气和氧化铁的质量比为(2×3)∶160=3∶80;ⅱ.由图可知,a区Ni(CO)4转化为Ni,则a区温度较高;ⅲ.将铁粉、纯镍粉与石蜡黏结剂混合,制成原料颗粒。(2)除蜡:若要加快溶剂对石蜡的溶解,可采取的措施是

。

(3)烧结:需在氮气环境下进行的原因是

。

与纯铁相比,烧结后得到的铁镍合金的优点有

(写一条)。

适当升高温度(或搅拌)

氮气作保护气,防止在烧结时,Fe、Ni被氧气氧化硬度大(或强度大或耐腐蚀)(2)若要加快溶剂对石蜡的溶解,可采取的措施是适当升高温度,或是搅拌,增大石蜡与溶剂的接触面积;(3)铁、镍高温下能与氧气反应,而氮气化学性质稳定,可作保护气,故可用氮气作保护气,防止在烧结时,Fe、Ni被氧气氧化;合金比组成它的纯金属硬度大、耐腐蚀,故与纯铁相比,烧结后得到的铁镍合金的优点有硬度大、耐腐蚀;(4)渗碳:通过渗碳技术可优化产品性能。对比右图中不同温度下含碳量随渗层深度变化的曲线,可得出的结论是

(写一条)。

某精密器件渗碳需要达到渗层深度为1.0mm、含碳量为0.6%的要求,图中三个温度中最适合的是

℃。

温度相同时,渗层深度越大,含碳量越低(或渗层深度相同时,温度越高,含碳量越高)1000(4)由图可知,温度相同时,渗层深度越大,含碳量越低(或渗层深度相同时,温度越高,含碳量越高);某精密器件渗碳需要达到渗层深度为1.0mm、含碳量为0.6%的要求,由图可知,图中三个温度中最适合的是1000℃。考点2盐类制备3.(2025河北)高纯氧化钙是一种重要的化工原料。如图所示为小组同学以某工厂废渣(主要成分为CaCO3,含少量Fe2O3和MgCO3)为原料,在实验室制备高纯氧化钙的实验方案。请回答下列问题:(1)氧化钙的化学式为

。

(2)将废渣粉碎为细小颗粒的目的是

。

(3)步骤②中过滤时玻璃棒的作用是

。

(4)步骤③中反应的化学方程式为

(写一个即可)。

(5)以相同质量的废渣为原料,仅将步骤②中的石灰水换为氢氧化钠溶液,会使产品的产量

(填“提高”“不变”或“降低”)。

CaO增大反应物接触面积,加快反应速率引流Ca(OH)2+Na2CO3CaCO3↓+2NaOH降低(或CaCl2+Na2CO3CaCO3↓+2NaCl)4.(2025苏州)以闪锌矿[主要成分为ZnS,少量FeS、CdS(硫化镉)]为原料制备硫酸锌的流程如下:(1)“焙烧”时,金属硫化物(ZnS、FeS和CdS)与氧气反应均转化为金属氧化物和SO2。写出ZnS与O2在高温下反应的化学方程式:

。

(2)①“酸浸”时发生反应的基本类型为

。

②“酸浸”所得滤液中阳离子有Cd2+、Fe2+、Fe3+和

(填离子符号)。

复分解反应H+、Zn2+(2)①“酸浸”时发生的反应是硫酸与“焙烧”时产生的金属氧化物反应生成对应硫酸盐和水的反应,都是两种化合物相互交换成分生成另外两种化合物的反应,基本反应类型属于复分解反应。②“酸浸”时稀硫酸过量,“酸浸”时发生复分解反应,复分解反应前后元素化合价不变,所以“酸浸”所得滤液中阳离子有Cd2+、Fe2+、Fe3+和H+、Zn2+。(3)“除铁”时发生反应:反应Ⅰ:4FeSO4+O2+4H2O2Fe2O3↓+4H2SO4反应Ⅱ:Fe2(SO4)3+3H2OFe2O3↓+3H2SO4①除铁所得“滤渣2”的用途有

(写一种)。

②铁元素化合价在反应Ⅰ和反应Ⅱ前后的变化情况分别为

(填字母)。

A.升高降低 B.升高不变 C.不变降低 D.降低升高作炼铁原料(或作红色颜料等,合理即可)B(3)①由反应Ⅰ和反应Ⅱ可知,除铁所得“滤渣2”是氧化铁,氧化铁可作炼铁原料、作红色颜料等。②铁元素化合价在反应Ⅰ中由反应物硫酸亚铁中的+2价升高到生成物氧化铁中的+3价,反应Ⅱ中反应物硫酸铁和生成物氧化铁中铁元素都显+3价,反应前后不变。

>(4)①由流程图可知,“除镉过滤”时,锌能将CdSO4中的镉置换出来,说明锌的金属活动性比镉强。

溶液中的硫酸(或H+)消耗Zn

04真题链接1.(2024深圳)铁黄(FeOOH)是一种颜料,以某硫铁矿废渣(主要成分为Fe2O3,含有少量的SiO2,其余成分不考虑)为原料,制取铁黄,以下是制取工艺流程。注:铁黄不与水反应,SiO2不与水和稀硫酸反应。(1)过程Ⅰ的化学方程式为

,

滤渣Ⅰ中的物质有

(填化学式)。

(2)过程Ⅱ的操作名称为

。

(3)过程Ⅲ中的化学方程式为FeSO4+2NaOHFe(OH)2↓+Na2SO4,该反应属于

(填基本反应类型)反应。

(4)①FeOOH随着温度的升高,可以加热分解成Fe2O3,写出其反应的化学方程式:

;

Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O

SiO2过滤复分解△2FeOOHFe2O3+H2O②温度不同时,生成的Fe2O3颜色如下表:温度/℃400700750800颜色橘红鲜红鲜红暗红如果想获得鲜红的Fe2O3,应把温度控制在

。

700~750℃2.(2025深圳)铜具有重要战略价值。古代以黄铜矿(主要成分为CuFeS2)为原料,用火法炼铜工艺得到铜。现代在火法炼铜工艺的基础上发展出了闪速炼铜工艺。二者原理如图:(1)

(填“火法”或“闪速”)炼铜需将黄铜矿粉颗粒研磨得更细。

闪速【解析】(1)“闪速炼铜”的速率远快于“火法炼铜”,要加快反应速率,可通过增大反应物接触面积实现,所以闪速炼铜需要将黄铜矿颗粒粉末研磨得更细,以增大与空气的接触面积。(2)火法炼铜中,向Cu2S中鼓入空气后可维持高温状态,说明Cu2S与O2的反应

(填“吸收”或“放出”)热量,该反应的化学方程式为

。

Cu2S+O22Cu+SO2

放出高温(2)持续向Cu2S中鼓入空气并能维持高温状态,说明该反应为放热反应。Cu2S与氧气在高温下反应生成铜和二氧化硫,化学方程式为Cu2S+O22Cu+SO2。高温(3)工艺中产生的SO2可以用于生产一种酸,这种酸的化学式为

;SO2也可用石灰乳吸收,其效果优于用石灰水吸收的原因是

。

H2SO4Ca(OH)2微溶于水,相同体积的石灰水中Ca(OH)2少于石灰乳(合理即可)(3)SO2与水反应生成亚硫酸,亚硫酸可通过进一步反应生成硫酸,所以SO2可用于工业制造硫酸(H2SO4);氢氧化钙微溶于水,石灰乳是氢氧化钙的悬浊液,石灰水是氢氧化钙的稀溶液,石灰乳中氢氧化钙浓度更大,能与更多的SO2发生反应,所以石灰乳的吸收效果优于石灰水。(4)火法炼铜中的熔渣FeSiO3由两种物质化合而成,则沙子所提供的反应物为

(填化学式)。

SiO2(4)炉渣FeSiO3由铁、硅、氧元素组成,根据流程图,在火法炼铜中,铁元素来自FeO,沙子提供含硅元素的物质,根据质量守恒定律,化学反应前后原子的种类和个数不变,FeO中Fe、O的原子个数比为1∶1,而FeSiO3中Fe、O的原子个数比为1∶3,可知沙子提供的物质是SiO2。(5)与火法炼铜相比,闪速炼铜的优势还有

(填字母)。

a.高温环节少,节能b.节省原料,节约成本c.无污染ab(5)a.从工艺流程看,闪速炼铜步骤相对火法炼铜更简洁,高温环节更少,能节约能源,符合题意;b.火法炼铜需要使用沙子,而闪速炼铜不需要使用沙子,因此原料更少,能节省成本,符合题意;c.闪速炼铜过程也会产生SO2等污染物,并非无污染,不符合题意。05素养提升1.(2025南山区二模)碳酸锂(Li2CO3)是制备新能源汽车电池的重要原料。工业上用粉末状的锂辉矿为原料制取Li2CO3,锂辉矿主要成分为Li2O、Fe2O3、SiO2等,其工艺流程如下图。(1)反应①中,X溶液的溶质为

(填化学式)。

(2)反应②中,生成滤渣2的化学方程式为

。

H2SO4Fe2(SO4)3+6NaOH3Na2SO4+2Fe(OH)3↓【解析】(1)氧化锂、氧化铁都和酸反应,且由流程可知,反应②中得到硫酸锂,则说明反应①中,X溶液的溶质为H2SO4。(2)氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁和水,氧化锂和硫酸反应生成硫酸锂和水,而硫酸铁和氢氧化钠反应生成硫酸钠和氢氧化铁,则反应②中,生成滤渣2的化学方程式为Fe2(SO4)3+6NaOH3Na2SO4+2Fe(OH)3↓。(3)反应③的基本反应类型为

反应。加入过量的饱和Na2CO3溶液的目的是

。

复分解使锂离子完全沉淀,提高Li2CO3产率(3)反应③为硫酸锂和碳酸钠反应生成碳酸锂和硫酸钠,为两种化合物互相交换成分,生成另两种化合物的反应,属于复分解反应;加入过量的饱和碳酸钠溶液,能使锂离子完全沉淀,提高Li2CO3产率。(4)下表为Li2CO3与Na2SO4在不同温度下的溶解度(g)数据,据此判断:温度/℃020406080Li2CO31.541.331.171.010.85Na2SO45.019.448.845.343.7①为获得更多的产品,加入的饱和Na2CO3溶液的最佳温度是

(填字母序号)。

A.0℃ B.20℃ C.40℃C(4)①由表格可知,温度越高,碳酸锂的溶解度越小,则为获得更多的产品,而Na2SO4的溶解度在40℃时最大,应选40℃;②“沉锂”后从滤液中回收Na2SO4晶体的操作是

、过滤、洗涤及干燥。

(5)已知Li2CO3的化学性质和CaCO3相似,则Li2CO3和稀盐酸反应的化学方程式为

。

降温结晶Li2CO3+2HCl2LiCl+H2O+CO2↑②由表格可知,在0℃~40℃硫酸钠的溶解度受温度影响比较大,若想回收硫酸钠,可降温结晶,然后过滤、洗涤及干燥。(5)碳酸锂和盐酸反应生成氯化锂、二氧化碳和水,反应的化学方程式为Li2CO3+2HCl2LiCl+H2O+CO2↑。2.(2025宝安区二模)某化工厂以铜渣(含Cu、Fe、O、S等多种元素)为原料,回收金属铜的工艺流程如图1所示。请回答下列问题。资料:通过控制条件可使炉渣中的铁精矿不与稀硫酸反应。(1)“过程Ⅰ”中,焙烧可将铜渣成分转化为氧化物。产生的烟气中含有的气体污染物有

(填两个)。

CO和