實驗專項16工業流程專題

一、工業流程題

1.過氧化鎂(Mg。?)是一種鎂精細化工產品，在醫療上可用來治療消化不良、胃酸過多等疾

病，在環境保護方面，過氧化鎂可用來處理地下水污染的土壤，某化學興趣小組對過氧化鎂的

性質和制備等進行了以下研究；

I.過氧化鎂的性質

(1)過氧化鎂是一種白色的粉末，其外觀、物理性質與氧化鎂相似，過氧化鎂在常溫下比較穩

定，但是加熱時會分解生成氧化鎂和一種單質，該反應的化學方程式為,過氧化鎂易

溶于稀鹽酸，發生反應的化學方程式為：MgO2+2HCl=MgCl2+H2O2；

II.過氧化鎂的制備

圖1是利用堿式碳酸鎂【MgJOH)2co3］和30%的過氧化氫溶液來制取過氧化鎂

圖1

【資料】①堿式碳酸鎂與碳酸鎂有相似的化學性質，能與稀鹽酸反應產生C0?；

②氧化鎂與過氧化氫反應放出大量的熱;

⑵檢測煨燒過程堿式碳酸鎂已完全分解的方法(寫出具體的操作和現象);

(3)用上述堿式碳酸鎂在550。。600。0650。。及700。(2下燃燒一定的時間生成氧化鎂，再用上

述條件制備的氧化鎂分別與30%雙氧水反應生成過氧化鎂的產率如圖2和圖3；堿式碳酸鎂燃

燒的溫度適宜控制在℃,煨燒時間適宜控制在h；

III.過氧化鎂的純度檢測

（4）在生產過程中，過氧化鎂中常常含有少量的氧化鎂雜質（不考慮其他雜質），以下是該小組

進行純度檢測的實驗裝置（圖4）和實驗步驟；

步驟①：;

步驟②:裝入藥品（樣品質量為0.7g）,調節刻度管使左右兩邊液面相平,刻度管讀數為10.0mL；

步驟③：打開分液漏斗開關，特瓶中無氣泡產生時，關閉開關；

步驟④：再次調節刻度管使左右兩邊液面相平，刻度管讀數為122mL；

步驟⑤：數據處理；

（5）根據上面實驗數據計算樣品中過氧化鐵的質量分數是（該實驗條件下。2密度為

L429g/L）,請寫出計算過程；

（6）該小組同學所測得質量分數比實際結果偏大，你覺得可能的原因是（填字母）；

A.生成的氧氣有少量溶于水

B.未等裝置冷卻到室溫就開始讀數

C.滴入的稀鹽酸占了一部分氣體的體積

2.鈣及鈣的化合物，廣泛應用于建筑、醫學、工業等領域。某化學小組在老師指導下對“鈣

家族”進行探究。

（一）金屬鈣

取一粒金屬鈣投入盛有50mL水的燒杯中，鈣粒與水劇烈反應，四處游動，產生氣泡，溶液出

現渾濁。用手觸摸燒杯外壁，感覺發熱。反應結束放置一段時間后，溶液變澄清，往燒杯中滴

入無色酚醐試液，溶液變紅色，是因為生成一種堿。

（1）經進一步檢驗產生的氣體能燃燒。寫出鈣跟水反應的化學方程式：。

（二）氫氧化鈣

（2）小組同學欲探究氫氧化鈣溶液和稀鹽酸能否發生反應。用pH和溫度傳感器測定兩者混合前

后燒杯內溶液的pH和溫度的變化（如圖1、圖2）。實驗過程中保溫良好，熱量散失忽略不計。

則X溶液為；根據圖示能證明兩者反應的依據是（合理即可）。

某工廠產生的廢渣主要成分是含鈣的化合物(雜質為FeA)。用該廢渣制取CaCk晶體的某流程

如圖3所示。已知：NH4cl溶液顯酸性，且濃度越高酸性越強。

NH4cl溶液

廢渣CaCl?晶體

NH3Fe2O3

圖3

(3)XRD圖譜可用于判斷某固態物質是否存在。如圖4為煨燒前后廢渣的XRD圖譜。寫出燃燒

時發生的化學方程式:

△-Ca(OH)2?-CaOo-Fe203

衍

A股燒前

射

峰

強

??政燒后

度

.?ol???

20406080100

2x衍射角/度

圖4

(4)為了提高浸取率，可采取的措施有(任寫一點)。寫出產生氨氣的化學方程式

(5)在其他條件相同的情況下，CaCL的產率隨浸取溫度的變化如圖5所示。則宜選擇的浸取溫

度為℃左右。

1020304050

反應溫度/七

圖5

等雜質。

(6)若使用過量的高濃度MCI溶液，則所得CaCk溶液中會含有NH4CK

(7)待結晶完畢后，濾出晶體，用少量冰水洗滌2-3次，用冰水洗滌的目的是：I是除去晶體

表面的雜質；n是=

(四)羥基磷酸鈣

(8)人體中骨骼與牙齒的重要成分是羥基磷酸鈣，化學式為Cai°(P03(0H)2。其中鈣、氧元素

的原子個數比為(最簡比)。

3.CO,是最主要的溫室氣體，C0?的低能耗捕集、轉化和利用正受到世界各國的廣泛關注。

CO2Ca(OH),?

圖1

I.CO?的捕集：“雙堿法”吸收(%,部分轉化關系見圖2。

(1)寫出①過程中發生的反應方程式。

⑵由圖2可知：飽和Ca(OH%溶液吸收CO2氣體的效率低于飽和NaOH溶液，試分析原

因：O

(3)圖1所示轉化過程中可以循環利用的物質是0

(4)工業廢堿渣(主要成分Na￡0。吸收低濃度C02,反應過程中溶液組成的濃度變化如圖3所示。

①吸收時反應的化學方程式為=

②反應結束，繼續通入CO?弱堿性的NaHCO,溶液會慢慢呈中性，原因是o

③NaHCOs受熱分解生成高濃度C02,該反應能說明Na2c的熱穩定性NaHCOs(選填“大于”

或“小于”)

II.CO?的利用。C02經過固相催化劑吸附，可與Hz反應生成甲醇，反應的主要過程如圖4所示。

反應相同時間，CO?的轉化率及含碳產物中CH30H的含量及隨溫度的變化如圖5所示。

轉化率或含量/%

co親化率

-痛

230240250260270280溫度/℃

圖5

(5)當溫度在250℃?280℃范圍內。CO?的轉化率升高但含碳產物中CH30H的含量卻下降的原因

可能是o

⑹實際反應時可能會發生積炭，生成的碳會降低催化劑的活性，在高溫條件下適當通入過量

二氧化碳可以有效緩解積炭，原因是(也可用化學方程式表示)。

4.菱鎂礦中主要含MgCOs、FeCOs和SiOz。以菱鎂礦為原料制取鎂的工藝流程如下：

回答下列問題:

(1)操作1的名稱是。

⑵寫出菱鎂礦中MgCOs與稀鹽酸反應的化學方程式。

(3)溶液b轉化為溶液c時，通入足量空氣的目的是。

(4)物質沉淀的pH見表，則上述流程中調pH的范圍應為

物質Mg(0H)2Fe(OH)3

開始沉淀的pH8.91.5

完全沉淀的pH10.92.8

(5)結合流程中的數據計算菱鎂礦中鎂元素的質量分數o(不考慮整個流程轉化中

鎂元素的損失)

5.某火力發電廠排放的煙氣中含有SO?、C0?和N?等，SO,會污染空氣。該廠引入新工藝消除煙

氣中的S0”并制得石膏(CaS04-2H2)的主要流程如圖所示。

噴

淋

吸

步

驟①co>NNaOH溶液

煙氣22

收試劑X

清液

塔

石灰漿步驟③操作a

Na2s。3溶液CaCO

步驟②3

CaSCh濁液CaSO4-2H2O

(1)吸收塔中，氫氧化鈉溶液采用噴淋方式進入的目的是=

(2)步驟②發生反應的化學方程式為o

(3)步驟③中，加入的試劑X是(填名稱)，可除去清液中的Ca(OH),,防止其混入吸收

塔；操作a的名稱為0

(4)下列關于該脫硫工藝的說法正確的是一(填字母)。

A.污染物SO2最終轉化為CaSOj2HO可實現“變廢為寶”

B.利用石灰漿使NaOH再生，可降低生產成本

C.整個生產中不需要持續添加NaOH溶液

6.銅鋁雙金屬材料可用于降解含硝基苯的工業廢水。制備該材料的流程如下：

CuSC>4溶液

銅鋁雙

廢舊鋁箔酸洗—水洗化學鍍銅洗滌、干燥

金屬材料

⑴流程中除鋁箔表面氧化物的操作為,金屬材料，“化學鍍銅”過程固體的質量.

(填“增大”“減小”或“不變”)。

(2)硝基苯(C6H5。2)中氧、氫原子個數比為o

(3)廢水初始pH對硝基苯降解的影響如圖所示，pH為時效果顯著。

一0o

</8o

建

陵6o

糧4o

地

造2on

o

234567892

r1

(4)銅鋁雙金屬材料中鋁能還原硝基苯。100g含銅量為3.2%的該材料作用于廢水后，含銅量變

為32%,則反應消耗鋁的質量為。

催化劑

（5）用員也可還原硝基苯為苯胺。肺），反應為3H?+C6H5NC）2^=C6H;N+2H2。。制得

100kg純度為93%的苯胺，理論上消耗壓的質量是多少？（寫出計算過程）

7.納米零價鐵（nZVI）除廢水中金屬離子的性能優越，制備示意圖為:

…聚集

船一…

Fe2+/Fe3+（離子）Fe（原子）團簇納米零價鐵

（1）“聚集”過程，鐵元素化合價（填“升高”“降低”或“不變”）。

（2）“還原”過程，一定量焦炭與232gFe3（）4作用，生成C0”反應的化學方程式為,若

反應后所得固體中焦炭與鐵的質量比為1:14,則加入焦炭的質量是o

（3）“霧化”過程，發生反應：FeCl3+3H2O=Fe（OH）3+3（補充完整該方程式）。

（4）nZVI用于去除廢水中金屬離子，根據金屬活動性順序可分三種途徑（如圖所示），第一類

是吸附捕捉（如Zn2+）,第二類是吸附捕捉再慢慢反應（如Pb"）,第三類是直接反應（如Cu2+）o

②若Cd?+屬于第一類，則金屬Cd比金屬Ag的活動性（填“強”“弱”或“接近”

③廢水中CuCb與nZVI發生的反應屬于（填基本反應類型）。

8.某工廠的廢氣中含有N?、NO、CO、CO?及粉塵，用赤鐵礦石（主要成分是FeQ3）石灰漿等

處理該廢氣的生產流程如下。

赤鐵礦石石灰漿過量O?石灰漿

（1）步驟①：除塵器是利用帶孔的濾筒除去懸浮在氣體中的浮塵，該操作與（填一操作

名稱）的原理類似。

（2）步驟②：在沸騰爐中可將C0除去，體現了C0具有性。

（3）步驟③：沉淀室中發生反應的化學方程式為。

(4)步驟④：該過程中發生的反應屬于基本反應類型中的0

(5)步驟⑤：吸收塔中石灰漿從頂端噴淋注入，噴淋的目的是。

9.碳酸鉀(LizCOs)是制備電池的重要原料。工業上用鋰輝石精礦(主要成分為LiQ)為原

料制備Li2c的流程如圖1所示。

過量H2s。4飽和K2c。3溶液

鬻屐寢栩"2s。4溶液.J反應器沉鋰池慳道洗滌槽fLi2cO3

ffi句-----------------i-----------------------

I

圖］濾液

(1)酸浸槽中發生反應的化學方程式為=

(2)為了探究酸浸槽中的最佳條件，技術人員做了4組實驗,酸浸時間4h,其余相關數據見表。

1.本實驗中(填組別序號)兩組實驗對比能說明溫度對鋰元素的浸出率有影響。

組別序號礦酸比硫酸濃度(酚溫度.(℃)鋰元素浸出率(盼

A1:19010070.34

B1:19810073.89

C1:19815078.24

D1:39820085.53

2.根據A組和B組實驗對比，得出硫酸濃度對離沒出率的影響是o

(3)反應器中加入飽和K￡03溶液的目的是o

(4)沉鋰池進行的操作若實驗室進行需要到的玻璃儀器有。

(5)根據Li￡()3的溶解度曲線圖2,分析洗滌槽中應采用的試劑是(填“冰水”或“熱

水

圖2溫度/℃

10.神州十七號飛行乘組已在軌工作生活接近6個月。

(1)飛船用鈦銀形狀記憶合金制作衛星天線。資料顯示，銀(Ni)的金屬活動性介于鐵與銅之

間，為驗證三種金屬的活動性，下列選用的藥品組合可行的是(填標號)。

A.FeCL溶液、Ni、CuCk溶液

B.FeCL溶液、Ni、Cu

C.Fe、NiCL溶液、Cu

(2)制造飛船運載火箭所需要的鋼鐵可通過低碳冶金技術制得。氫基熔融冶金技術是利用氫作

為還原劑代替碳還原劑，從而實現減少CO?排放的目的，實現低碳冶金，氫基熔融還原生產高

純鑄造生鐵的主要流程如圖：

高純鐵水爐渣

①燃燒區的作用是O

②還原區中還原FezOs的反應化學方程式是(寫出其中一條即可)。

③從環境保護角度，與高爐煉鐵技術相比，氫基熔融冶金技術的優點o

11.“老松燒盡結輕花，妙法來徙北李家”。蘇軾的這兩句詩描繪了制墨的一幅場景。墨作為文

房四寶之一，制作流程如下，請結合圖文信息、分析思考，解決問題：

煉煙-------?和料------>制作------>晾干------?描金

(1)煉煙過程中松枝發生不完全燃燒而得到煙塵，此過程中過量的是。

(2)和料過程中需要充分攪拌，這樣做的目的是0

(3)晾干過程中要嚴格控制溫度和濕度，否則會使產品產生裂紋，在裝修過程中墻壁涂刷石灰

漿后也要有類似過程，石灰漿暴露在空氣中發生變化的化學方程式為?

(4)墨干燥后還要進行描金，描金是將墨面上的款式紋樣做描金添彩處理，你認為這樣做的目

的是o

(5)用墨書寫的字畫可以保存數百年之久，這體現出墨具有的性質是。

12.對工廠煙氣進行脫硫處理，可減少二氧化硫和硫化氫等含硫化合物的污染。

I.用粉煤灰(主要含AI2O3、SiO?等)制備堿式硫酸鋁【A12(S04)x(0H)J溶液，可用于煙氣脫硫,

能有效減少二氧化硫的排放，其工藝流程如圖所示。

H2sO4溶液CaCC)3粉末含SO2煙氣

SiO2濾渣IIS02

(1)根據化合物中各元素化合價代數和為零的規律可知，A12(SOJx(0H)，中X和y的代數關系

式為。

(2)過濾I中濾渣主要為SiOz,說明SiO?是一種(選填“易溶”或“難溶”)于硫

酸溶液的固體。

(3)酸浸時A1Q發生反應的化學方程式為。

(4)調節pH約為3.6,目的是消耗溶液中過量的硫酸，濾渣II的主要成分是=

(5)若含SOZ煙氣中存在經完全熱分解放出的SO?量會小于吸收的SO?量,且溶液酸性變強。

其主要原因是。

n.H2s氣體常用氯化鐵溶液循環脫硫工藝進行處理。其物質轉化過程如圖所示。

S

2s

/*中*?

FeClXFeCl

\2:33

IH2O

o2

(6)由圖可知，作為催化劑的FeCL(選填“有”或“沒有”)參與反應過程。

⑺X物質的化學式可能是。

(8)寫出該脫硫總反應的化學方程式：。

13.某興趣小組從含有鋅、銅、銀三種金屬的廢舊電器中回收銅和銀，設計了如圖所示的物質

轉化流程。

已知信息：①金屬A和金屬C都只有一種金屬；②硫酸銀(化學式NiSOl能溶于水

(1)上述過程中，粉碎廢舊電器是為了增大反應物間的,加快反應速率。

⑵步驟①中得到的金屬A是。

(3)溶液B中含有的溶質成分是(填化學式)。

(4)由上述過程可知，Zn、Cu、Ni三種金屬活動性由強到弱的順序為o

14.MgSO「7壓0是一種重要的化工原料，某工廠以一種鎂礦石(主要成分為SiOz和MgCOs,含

有少量FeCOs,其它成分忽略)為原料制備MgSO「7HQ的主要流程如圖，請回答下列問題：

過lit稀/敏油液

加MgO

犢;/盧畢LA|澹液AI溶液B|照『叫

住■廣|溶液斗MgSO17H0

?

廢渣X廢清Y

查閱資料：①SiO,既不溶于水也不溶于稀硫酸。

②部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表:

「2+「3+

陽離子Mg2+FeFe

開始沉淀時的pH9.17.61.9

沉淀完全時的pH11.19.73.2

(DMgCOs與稀硫酸發生反應的化學方程式o

(2)為了讓鎂礦石與稀硫酸充分反應，提高原料利用率，可采取的措施為一(填字母)。

A.將鎂礦石粉碎B.適當降低反應溫度

C.用稀硫酸多次浸泡D.適當延長浸泡時間

(3)溶液A中所含陽離子有o溶液A中的硫酸亞鐵、硫酸與壓溶液會生成

Fez(SO。3,該反應的化學方程式為。

(4)選用MgO調節pH使Fb化為沉淀，而不選用NaOH的原因是。加氧化鎂調節后，

溶液的pH范圍是0(填選項)

A.9.IWpHWILlB.3.2WpHW9.1C.3.2WpHW7.6D.1.9WpHW9.7

⑸溶液C經加熱濃縮、、過濾等步驟，最后低溫干燥得到MgS04-7H20晶體。

低溫干燥的目的是O

15.鴇(W)是一種重要的戰略金屬。，用黑鴇礦(主要含FeWOQ制得金屬鴇(W)的主要工

藝流程如圖：

Na2cO3溶液?

黑鴇礦粉末，

空氣，

還原爐

已知：Na^WO,溶液為無色；HzWO,是一種不溶于水的黃色固體；WO3難溶于水。

(1)將黑鴇礦石碾成粉末，目的是。

高溫

⑵壓煮器中發生反應，4Na2C03+4FeW04+R4Na2W04+2Fe203+4C02,R的化學式為。

(3)酸浸槽中通過操作a得到X溶液，該操作的名稱是o

(4)還原爐中，在高溫條件下制得金屬鴇(W)的化學方程式為,該反應中，發生

還原反應的物質是=

16.海洋是一個聚寶盆，我們應予以合理開發及綜合利用。

(1)食用魚蝦等海鮮可為人體提供的主要營養素是。

(2)在人們擔心化石能源將被耗盡的時候，科學家發現海底埋藏著大量的“可燃冰”(主要成分

是甲烷)，甲烷在空氣中充分燃燒的化學方程式為：。

(3)海水曬鹽得到的氯化鈉可以做調味品，還是重要的工業原料。如圖是利用海水提取粗鹽的

過程：

①圖中A為池(填“蒸發”或“冷卻”)。

②粗鹽中含多種可溶性雜質(MgCL、CaCL和Na2s04等)及不溶性雜質(泥沙)，為除去相應

雜質，將粗鹽溶于水后再加入稍過量的①NaOH溶液②Na2c溶液，③BaCk溶液，加入試劑的

先后順序不合理的是。

A.①②③B.②①③C.③②①D.③①②

17.粗鹽常含有不溶性雜質和可溶性雜質(CaC%和MgCl?)。工業上提純粗鹽的流程如圖所示:

加入過量的加入過量的

粗鹽水

Ca(OH)2溶液Na2c。3溶液

（含MgCk

和CaCl?）

(1)步驟③操作a是

(2)寫出步驟①中所發生的化學反應的化學方程式

(3)步驟②加入過量的碳酸鈉溶液的目的是

⑷步驟④在滴加稀鹽酸的同時不斷檢測溶液pH的變化。當pH時，說明滴加的稀鹽酸

已適量。

(5)如果將步驟③和步驟④的順序顛倒，最終制得的“精鹽”中除NaCl以外，還會含有雜質_

(填化學式)o

18.稀土被稱為“工業維生素”，能顯著提升建造航母及艦載機的材料性能，含有稀土元素相

的氧化鋁(丫2。3)被廣泛應用于航空航天涂層材料，以富鈕稀土礦(主要成分為Y2O3,含有少

量的Fe?。爰CuO、Si。。等雜質)生產氧化憶的工藝流程如下，回答下列問題:

焙燒爐

(1)“酸溶”過程中，Fe2O3,XO3發生反應的化學方程式為；

(2)向反應釜2中通入氣體X使溶液呈堿性，調節溶液的pH除去濾液I中雜質，濾液I一定

含有的離子是,氣體X為沉淀H的主要成分是(填化學式)；

⑶沉淀池中“沉鈕”過程有H。。等物質產生，“沉鈕”的化學方程式；

19.由菱鐵礦(主要成分為FeCOs,含少量SiOz等雜質)制備鐵粉的一種流程如圖所示:

SiO肖

(1)碳酸亞鐵(FeCOs)中鐵元素的化合價為o

(2)“酸浸”時，為使反應充分，可采取的一種措施是。“酸浸”后所得溶液中

含有的溶質有：o

(3)“沉鐵”時，FeSO4轉化為FeCOs沉淀，該反應的基本類型是。“焙燒”時,

在高溫條件下，FeCOs與。2反應生成FezOs與C02的化學方程式為=

(4)“還原”時，在高溫條件下，利用炭粉可將鐵從氧化鐵中還原出來；若向氧化鐵與炭粉的

混合物中添加適量的CaCOs,更利于還原氧化鐵，其原因是0

20.二氧化硅凝膠干水粉體的獨特性質和優異性能使其在許多領域中表現出色，其生產流程示

意圖如下、【原硅酸化學式為H4SiOC

商

速

靜置_SiO2凝膠

水玻璃+去離子水產黑黑子,國產物叵回+|疏水性納米SQ攪

拌^干水粉體

(1)水玻璃的化學式為Na^SiOs，其中硅元素的化合價為

(2)強酸性陽離子交換樹脂在溶液中容易離解出氫離子，使樹脂呈性。

(3)調節pH通常采用加入酸性或堿性溶液的方法，從微觀角度看，酸堿中和的實質是。

(4)在pH約為6時，原硅酸分解為Si。?和一種常見氧化物，寫出此反應的化學方程式。

(5)二氧化硅凝膠的聲波傳播速率低，據此寫出二氧化硅凝膠可能的用途。(寫出1點即

可)

21.工業上用優質石灰石(主要成分CaCOs,含少量SiOz)為原料制備納米CaCOs的流程如圖

所示。

回答下列問題:

(1)NH4C1中氮元素的化合價為o

(2)“酸浸”中使用的酸是(填字母序號)。

A.HC1B.H2sChC.Na2s。4

(3)步驟①發生反應的化學方程式是。

(4)實驗室中進行過濾操作時，所用玻璃棒的作用是o

(5)為了提高步驟②的“轉化”速率，可采取的措施有(填序號)。

a、攪拌溶液

b、適當增大通入氣體的速率

c、加熱溶液至100℃

22.2024年3月2日，東航第五架C919大飛機交付入列，彰顯了中國從“大國制造”向“強

國創造”轉變的堅定決心和實力。鋼是制造C919飛機必不可少的材料，如圖是我國工業煉供

煉鋼和軋制鋼材的主要流程。

鐵礦石、焦炭和石灰石純氧

高爐氣體\.制

二煉鐵高爐——＞生鐵一＞煉鋼爐一＞鋼錠一-市一鋼板

熱空氣-----T----------------------

爐渣

(1)用赤鐵礦石煉鐵的反應原理是(用化學方程式表示)。

(2)向煉鐵高爐中加入石灰石的目的是,煉鐵的固體原料需經過粉碎，其目的是。

(3)熱空氣和高爐氣體的主要成分都是(填化學式)。

(4)將鋼錠軋制成鋼板屬于變化。

23.無水氯化鈣在工業上有廣泛的用途。以石灰石礦粉(主要成分為CaCC)3,含有

SiO2,Fe2O3,MgSO,雜質)為原料，生產無水氯化鈣的流程如下：

適量鹽酸適帛BaJ溶液石灰乳

石灰石礦粉T需溶忤電H濾、1型曳｛濾件曳［贏邛叫~暹濾液產邑產品

濾渣1濾渣2濾渣3

(SiOJ

⑴從流程圖中推知：SiO2(選填“能”或“不能”)和鹽酸反應。

(2)石灰石礦粉中的雜質氧化鐵與鹽酸反應的化學方程式為。

(3)濾渣3中除有少量Ca(OH)2外，還含有的物質是(填化學式)。

(4)中性濾液蒸發得到產品的過程中需要用玻璃棒不斷攪拌的目的是0

24.某工廠以廢酸水(含CuC"、CuSO4,HC1、H2SO4)和鐵屑等為原料，制備硫酸銅，變

廢為寶。主要實驗流程如下。請回答相關問題；

適量

(1)①②中含有相同的實驗操作，其名稱為

(2)溶液B中含有的溶質為(填化學式)。

⑶步驟②的目的是;

(4)步驟③中發生反應的化學方程式為；

25.下圖是制取氯化鏤的工藝流程圖。請回答下列問題。

(1)飽和氨水的pH7(選填或“=”)。

(2)操作H的名稱是,其中玻璃棒的作用是o

(3)步驟②中是氨氣和水、二氧化碳化合反應生成((NHJzCOs的過程，其反應的化學方程式

是O

(4)步驟③發生的反應屬于反應(填基本反應類型)o

實驗專項16工業流程專題

一、工業流程題

1.過氧化鎂(Mg。?)是一種鎂精細化工產品，在醫療上可用來治療消化不良、胃酸過多等疾

病，在環境保護方面，過氧化鎂可用來處理地下水污染的土壤，某化學興趣小組對過氧化鎂的

性質和制備等進行了以下研究；

I.過氧化鎂的性質

(1)過氧化鎂是一種白色的粉末，其外觀、物理性質與氧化鎂相似，過氧化鎂在常溫下比較穩

定，但是加熱時會分解生成氧化鎂和一種單質，該反應的化學方程式為,過氧化鎂易

溶于稀鹽酸，發生反應的化學方程式為：MgO2+2HCl=MgCl2+H2O2；

II.過氧化鎂的制備

圖1是利用堿式碳酸鎂【MgJOH)2co3］和30%的過氧化氫溶液來制取過氧化鎂

圖1

【資料】①堿式碳酸鎂與碳酸鎂有相似的化學性質，能與稀鹽酸反應產生C0?；

②氧化鎂與過氧化氫反應放出大量的熱;

⑵檢測煨燒過程堿式碳酸鎂已完全分解的方法(寫出具體的操作和現象);

(3)用上述堿式碳酸鎂在550。。600。0650。。及700。(2下燃燒一定的時間生成氧化鎂，再用上

述條件制備的氧化鎂分別與30%雙氧水反應生成過氧化鎂的產率如圖2和圖3；堿式碳酸鎂煙

燒的溫度適宜控制在℃,煨燒時間適宜控制在h；

III.過氧化鎂的純度檢測

(4)在生產過程中，過氧化鎂中常常含有少量的氧化鎂雜質(不考慮其他雜質)，以下是該小組

進行純度檢測的實驗裝置(圖4)和實驗步驟；

步驟①：;

步驟②:裝入藥品(樣品質量為0.7g),調節刻度管使左右兩邊液面相平,刻度管讀數為10.0mL；

步驟③：打開分液漏斗開關，特瓶中無氣泡產生時，關閉開關；

步驟④：再次調節刻度管使左右兩邊液面相平，刻度管讀數為122mL；

步驟⑤：數據處理；

(5)根據上面實驗數據計算樣品中過氧化鐵的質量分數是(該實驗條件下。2密度為

L429g/L),請寫出計算過程；

(6)該小組同學所測得質量分數比實際結果偏大，你覺得可能的原因是(填字母)；

A.生成的氧氣有少量溶于水

B.未等裝置冷卻到室溫就開始讀數

C.滴入的稀鹽酸占了一部分氣體的體積

A人

【答案】⑴2MgC)2=2MgO+O2T

(2)取樣，加稀鹽酸，不產生氣泡

(3)6502

(4)檢查氣密性

MnO2

⑸根據轉化關系：MgO2+2HCl=MgCl2+H2O2、2H2O22H2O+O2T可知，兩份過氧化鎂

最終可轉化為一份氧氣，生成氧氣的條件為122mLi0mL=l12mL,則過氧化鎂的質量為：

1.429g/Lx0.112Lx100%)?0.56g,則過氧化鎂的質量分數為：之譽xl00%=80%

1120.7g

(6)B

【詳解】(1)已知過氧化鎂加熱時會分解生成氧化鎂和一種單質，根據化學反應前后原子的種

類和數目不變，過氧化鎂中鎂、氧原子個數比為1:1,氧化鎂中鎂氧原子個數比為1:1,所以

AA

單質中含有氧原子是氧氣，所以反應的化學方程式為：2MgO2=2MgO+O2T;

（2）堿式碳酸鎂與稀鹽酸反應可生成二氧化碳，所以可取樣加入稀鹽酸，無氣泡產生則堿式

碳酸鎂以完全分解；

（3）圖2可知堿式碳酸鎂在650℃時，圖3可知煨燒時間在2小時，產率最高，所以堿式碳

酸鎂煨燒的溫度適宜控制在650℃,煨燒的時間適宜控制在2小時；

（4）過氧化鎂的純度檢測在利用圖4進行，要測量氣體體積，實驗前需要檢查裝置氣密性；

（5）解析見答案；

（6）實驗結果偏大則是氧氣測定量大于實量；A、生成的氧氣有少量溶于水，則結果偏小，故

選項錯誤；B、未等裝置冷卻到室溫就開始讀數，因熱脹冷縮影響氧氣測定值偏大，故選項正

確；C、裝置是連通的，所以滴入的稀鹽酸占了一部分氣體的體積，不影響實驗結果，故選項

錯誤；故選：B?

2.鈣及鈣的化合物，廣泛應用于建筑、醫學、工業等領域。某化學小組在老師指導下對“鈣

家族”進行探究。

（一）金屬鈣

取一粒金屬鈣投入盛有50mL水的燒杯中，鈣粒與水劇烈反應，四處游動，產生氣泡，溶液出

現渾濁。用手觸摸燒杯外壁，感覺發熱。反應結束放置一段時間后，溶液變澄清，往燒杯中滴

入無色酚酰;試液，溶液變紅色，是因為生成一種堿。

（1）經進一步檢驗產生的氣體能燃燒。寫出鈣跟水反應的化學方程式：o

（二）氫氧化鈣

（2）小組同學欲探究氫氧化鈣溶液和稀鹽酸能否發生反應。用pH和溫度傳感器測定兩者混合前

后燒杯內溶液的pH和溫度的變化（如圖1、圖2）。實驗過程中保溫良好，熱量散失忽略不計。

則X溶液為；根據圖示能證明兩者反應的依據是（合理即可）。

010203040506070時間左

圖1圖2

（三）氯化鈣

某工廠產生的廢渣主要成分是含鈣的化合物(雜質為Fe2O3)。用該廢渣制取CaCl2晶體的某流程

如圖3所示。已知：NH4cl溶液顯酸性，且濃度越高酸性越強。

NH4cl溶液

I

廢渣f|上燒卜屬最H過濾/CaCk溶液……—?CaCb晶體

丁丁

NH3Fe2O3

圖3

(3)XRD圖譜可用于判斷某固態物質是否存在。如圖4為煨燒前后廢渣的XRD圖譜。寫出燃燒

時發生的化學方程式：。

△-Ca(OH)2*-CaO0—Fe2O3

衍

△股燒前

射

峰

強

政燒后

度??

.?1d???

20406080100

2/衍射角/度

圖4

(4)為了提高浸取率，可采取的措施有(任寫一點)。寫出產生氨氣的化學方程式

(5)在其他條件相同的情況下，CaCb的產率隨浸取溫度的變化如圖5所示。則宜選擇的浸取溫

度為℃左右。

1020304050

反應溫度/七

圖5

(6)若使用過量的高濃度NH￡1溶液，則所得CaClz溶液中會含有NH￡1、等雜質。

(7)待結晶完畢后，濾出晶體，用少量冰水洗滌2-3次，用冰水洗滌的目的是：I是除去晶體

表面的雜質；II是

(四)羥基磷酸鈣

(8)人體中骨骼與牙齒的重要成分是羥基磷酸鈣，化學式為Ca/POJKOH%。其中鈣、氧元素

的原子個數比為(最簡比)。

【答案】(1)Ca+2H2O^Ca(OH\+H2T

⑵稀鹽酸溫度逐漸升高(合理即可)

/、高溫不

⑶Ca(OH),^CaO+H2。個

(4)用玻璃棒攪拌2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O+2NH3T

(5)30

(6)FeCl3

(7)減少氯化鈣溶解的量

(8)5:13

【詳解】(1)鈣粒與水劇烈反應，產生氣泡，生成堿，根據質量守恒定律可知，生成氣體為氫

氣，堿為氫氧化鈣，方程式為：Ca+2H2O=C?(OH)2+H2T；

(2)溶液初始pH>7,隨著滴加X溶液pH逐漸減小最終小于7,說明是向堿溶液中加酸，故

X溶液為稀鹽酸；

根據圖像向氫氧化鈣溶液中加入稀鹽酸溫度逐漸升高，能說明兩者發生了反應，反應放出熱量；

(合理即可)

(3)根據圖4為煨燒前后廢渣的XRD圖譜可知，燃燒時發生的化學反應是氫氧化鈣分解生成

氧化鈣和水，化學方程式是Ca(OH)2=CaO+H2OT；

(4)浸取時可以用玻璃棒連續攪拌，可使氧化鈣和水成分反應生成氫氧化鈣，然后再與氯化

鏤反應，從而提高浸取率；

浸取過程中生成的氫氧化鈣與氯化鏤反應生成氯化鈣、水和氨氣，方程式為：

2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O+2NH3T；

(5)由圖可知30℃左右氯化鈣的產量最高，所以宜選擇的浸取溫度為30℃左右；

(6)NH￡1溶液顯酸性，且濃度越高酸性越強，若使用過量的高濃度NH￡1溶液，產生酸與氧

化鐵反應生成氯化鐵，則雜質還可能有氯化鐵，化學式為FeCh；

(7)用冰水洗滌既能除去晶體表面的雜質，此外冰水能降低氯化鈣的溶解度減少洗滌過程中

氯化鈣的溶解；

(8)由羥基磷酸鈣的化學式為Ca10(P04)6(OH)z可知其中鈣、氧元素的原子個數比為10:26=5:13。

3.CO?是最主要的溫室氣體，CO?的低能耗捕集、轉化和利用正受到世界各國的廣泛關注。

CaO

CO2Ca(OH)2<

①②

>CaCCh

圖1

「CO?的捕集：“雙堿法”吸收CO?,部分轉化關系見圖2。

(1)寫出①過程中發生的反應方程式.

⑵由圖2可知：飽和Ca(OH)2溶液吸收CO2氣體的效率低于飽和NaOH溶液，試分析原

因：o

(3)圖1所示轉化過程中可以循環利用的物質是。

(4)工業廢堿渣(主要成分Na￡0j吸收低濃度CO2,反應過程中溶液組成的濃度變化如圖3所示。

①吸收時反應的化學方程式為

②反應結束，繼續通入CO?弱堿性的NaHCOs溶液會慢慢呈中性，原因是。

③NaHCOs受熱分解生成高濃度C02,該反應能說明Na2c的熱穩定性NaHCOs(選填“大于”

或“小于”)

II.CO?的利用。CO,經過固相催化劑吸附，可與員反應生成甲醇，反應的主要過程如圖4所示。

反應相同時間，CO2的轉化率及含碳產物中CH3OH的含量及隨溫度的變化如圖5所示。

轉化率或含量/%

CO茶化率

-踞

230240250260270280溫度/C

圖5

(5)當溫度在250℃?280℃范圍內。COz的轉化率升高但含碳產物中CH30H的含量卻下降的原因

可能是o

(6)實際反應時可能會發生積炭，生成的碳會降低催化劑的活性，在高溫條件下適當通入過量

二氧化碳可以有效緩解積炭，原因是(也可用化學方程式表示)。

［答案】⑴2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O

(2)氫氧化鈣微溶于水，飽和氫氧化鈣溶液中含有氫氧化鈣的量很少，影響了二氧化碳的吸收

⑶Na2c/碳酸鈉

(4)Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3碳酸氫鈉溶液里可溶解少量的二氧化碳，二氧

化碳能與碳酸氫鈉溶液中的水反應生成碳酸，碳酸顯酸性大于

(5)CH3OH在該溫度轉化為其他物質

高溫

(6)C+CO2^2CO

【詳解】(1)①過程中氫氧化鈉與二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，化學方程式為

2NaOH+CO2=Na2CO3+H2Oo故填：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2Oo

(2)由于氫氧化鈣微溶于水，飽和氫氧化鈣溶液中含有氫氧化鈣的量很少，影響了二氧化碳

的吸收，所以飽和Ca(OH%溶液吸收CO2氣體的效率低于飽和NaOH溶液。故填：氫氧化鈣微

溶于水，飽和氫氧化鈣溶液中含有氫氧化鈣的量很少，影響了二氧化碳的吸收。

(3)據圖1可知，碳酸鈉既是生成物，又是反應物，所以可以循環利用。故填：碳酸鈉。

(4)①碳酸鈉與二氧化碳和水反應生成碳酸氫鈉，化學方程式

Na2CO3+CO,+H2O=1NaHCO3。故填：Na2CO3+CO,+H2O=2NaHCO3o

②由于碳酸氫鈉溶液里可溶解少量的二氧化碳，二氧化碳能與碳酸氫鈉溶液中的水反應生成碳

酸，碳酸顯酸性，所以反應結束，繼續通入COa弱堿性的NaHCOs溶液會慢慢呈中性