初中化学物质的相互转化和制备试题

钼是一种重要的金属，用它制成的合金有良好的机械性能，在工农业生产和国防上都有广泛的用途。如图是利用钼矿石（主要成分为MoS ₂）制备金属钼的流程图：

信息：MoO ₃+3H ₂ $\frac{\underset{¯}{\mathit{高温}}}{}$ Mo+3H ₂O

请回答下列问题：

（1）反应①常将钼矿石粉碎，目的是 　　；MoO ₃中钼元素的化合价为 　　。

（2）操作Ⅰ的名称是 　　；常用NaOH溶液吸收反应①的尾气，化学方程式为 　　。

（3）制得19.2吨金属钼，理论上至少需含MoO ₃80%的粗产品多少吨？请写出计算过程。

注：粗产品杂质中不含钼元素

某工厂产生的废渣主要成分是含钙的化合物（杂质为Fe ₂O ₃）。用该废渣制取CaCl ₂晶体（CaCl ₂•xH ₂O）并进行组成测定，其制取的流程如图1所示：

已知：NH ₄Cl溶液显酸性，且浓度越高酸性越强

（1）XRD图谱可用于判断某固态物质是否存在。图2为煅烧前后废渣的XRD图谱。写出煅烧时发生的化学反应方程式 　　。

（2）浸取时需连续搅拌，其目的是 　　；生成的NH ₃能使湿润的红色石蕊试纸变 　　色。

（3）在其它条件相同的情况下，CaCl ₂的产率随浸取温度的变化如图3所示。则宜选择的浸取温度为 　　℃左右。

（4）若使用过量浓度较高的NH ₄Cl溶液，则所得CaCl ₂溶液中会含有NH ₄Cl、 　　（填化学式）等杂质。

（5）过滤得到的Fe ₂O ₃在高温下可与CO反应，写出该反应的化学方程式 　　。

（6）测定晶体（CaCl ₂•xH ₂O）的组成：

a．称取14.7000g CaCl ₂晶体于锥形瓶内，加入适量蒸馏水。使其全部溶解。

b．再向其中加入足量的Na ₂CO ₃溶液，静置。

C．过滤、洗涤、干燥、称量，得到10.0000g固体。

①通过计算，确定x的值（写出计算过程）。 　                            。

②判断步骤b中沉淀完全的方法是：静置，向上层清液中滴加 　　，则说明已沉淀完全；若沉淀不完全，则测得的x值比实际值 　　（填"偏大"、"偏小"或"不变"）。

碳酸钠广泛用于造纸、纺织、玻璃、洗涤剂、肥皂、制革等工业，是一种重要的化工原料。吕布兰、索尔维和侯德榜为碳酸钠的工业化生产作出了巨大贡献。

I、吕布兰法

1789年，法国医生吕布兰（N．Leblanc，1742﹣1806）以食盐、浓硫酸、木炭和石灰石为原料，开创了规模化工业制取碳酸钠的先河，具体流程如图：

（1）碳酸钠俗称　　。

（2）在高温条件下，②中发生两步反应，其中一步是Na₂SO₄和木炭生成Na₂S和CO，该反应的化学方程式为　　

（3）③中“水浸”时通常需要搅拌，其目的是　　

（4）不断有科学家对吕布兰法进行改进，是因为此法有明显不足，请写出一条不足之处　　。

Ⅱ、索尔维法

1892年，比利时工程师索尔维发明氨碱法制碳酸钠，又称索尔维法。原理如下：

NaCl+NH₃+CO₂+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl

2NaHCO₃Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O

某兴趣小组采用下列装置模拟索尔维法制备碳酸氢钠，进而制得碳酸钠。

实验操作如下：

①关闭K₁，打开K₂通入NH₃，调节气流速率，待其稳定后，打开K₁通入CO₂；

②待三颈烧瓶内出现较多固体时，关闭K₂停止通NH₃，一段时间后，关闭K₁停止通CO₂；

③将三颈烧瓶内的反应混合物过滤、洗涤、低温干燥，并将所得固体置于敞口容器中加热，记录剩余固体质量。

加热时间/min	t0	t1	t2	t3	t4	t5
剩余固体质量/g	未记录	15.3	13.7	11.9	10.6	10.6

请回答下列问题：

（5）饱和 NaHCO₃溶液的作用是除去CO₂中混有的HCl，反应的化学方程式为　　；

（6）三颈烧瓶上连接的长颈漏斗的主要作用是　　，有同学认为应该在长颈漏斗内放置一团蘸有酸液的棉花，理由是　　；关闭K₂停止通NH₃后，还要继续通一段时间CO₂，其目的是　　；

（7）根据实验记录，计算t₂时 NaHCO₃固体的分解率（已分解的 NaHCO₃质量与加热前原NaHCO₃质量的比值），请写出计算过程。

若加热前 NaHCO₃固体中还存在少量NaCl，上述计算结果将　　（填“偏大”、“偏小或“无影响”）。

（8）制碱技术在很长一段时间内把持在英、法等西方国家手中，我国化学工程专家侯德榜先生独立摸索出索尔维法并公布与众，又于1943年创造性地将制碱与制氨两种工艺联合起来，基本消除废弃物的排放，同时生产出碳酸钠和氯化铵两种产品，这就是著名的侯氏制碱法。下列认识或理解正确的是　　

①科学认识是在曲折的、艰辛的积累过程中不断进步的；

②“科技兴邦、实业救国”是侯德榜先生回国研究的巨大动力；

③侯氏制碱法大大提高了原料的利用率，它符合当今“绿色化学”的理念。

镁元素广泛应用于火箭、导弹和飞机制造业，被称为“国防元素”。如图1所示为制取单质镁的转化过程，试回答下列问题：

如图转化过程中发生的化学反应主要有：

MgCl₂+Ca（OH）₂═Mg（OH）₂↓+CaCl₂

Mg（OH）₂+2HCl═MgCl₂+2H₂O，MgCl₂ $\frac{\underset{¯}{\mathit{通电}}}{}$Mg+Cl₂↑

（1）在过程①中，所加石灰乳的主要成分是　　（填写化学式）。

（2）过程②所发生的反应属于　　（填“化合”“分解”“置换”或“复分解”）反应。

（3）下列有关过程③中能量转化的说法，正确的是　　（填选项序号）。

A．电能转化为化学能 B．化学能转化为电能 C．潮汐能转化为化学能

（4）海水或卤水中本来就含有氯化镁，还需要过程①②的原因是　　（选项序号）。

A．将氯化镁富集提纯 B．生成更多氯化镁 C．使石灰乳和稀盐酸反应

（5）某化学兴趣小组欲测定某氯化镁样品中MgCl₂的含量（杂质为NaCl），称取10g该样品将其置于干净的烧杯中，加入适量水，使固体样品完全溶解。向所得溶液中逐滴加入溶质质量分数为10%的NaOH溶液，生成沉淀的质量与滴入NaOH溶液的质量关系如图所示。试回答下列问题：

①当滴入NaOH溶液120g时（即图中B点），烧杯中溶液里含有的溶质为　　（写化学式）。

②当滴入10%的NaOH溶液80g时（即图中A点），恰好完全反应，试通过计算，求10g此氯化镁样品中MgCl₂的质量。（计算结果精确至0.1g）

实验室有氧化铜和铁的混合粉末，为提炼其中的铜，取等质量样品，分别进行了两个实验。

实验一

①分离得到溶液C的操作名称是 　　。

②写出步骤II中反应的化学方程式 　　。

③上述步骤 　　（选填步骤编号）所包含的反应体现了铁的活动性比铜强。

实验二

④写出步骤Ⅳ中反应的化学方程式 　　。

⑤D、E是同一种溶质形成的溶液，请写出该溶质的名称，判断能否得出D、E溶液中该溶质质量的大小关系并说明理由。

通过化学变化可以制备物质。

（1）某兴趣小组欲用200g 4%的氢氧化钠溶液吸收二氧化碳制备碳酸钠，反应的化学方程式是　　；若要将提供的氢氧化钠全部转化为碳酸钠，请列出计算需二氧化碳质量（x）的比例式　　；

（2）在实验中，该小组同学发现，要定量控制通入氢氧化钠溶液中二氧化碳气体的质量，难以操作。请分析若通入二氧化碳气体的量不足时会导致产物中混有的杂质是　　；

（3）查阅资料：

Na₂CO₃+CO₂+H₂O＝2NaHCO₃；

NaHCO₃+NaOH＝Na₂CO₃+H₂O；

该小组同学将制备方案改进如下：

步骤	实验操作	实验目的
一	将200g 4%的NaOH溶液分为两等份	/
二	①	将其中一份溶液中的NaOH全部转化为NaHCO3
三	将步骤二所得溶液小心煮沸1﹣2分钟	②
四	③	将NaHCO3全部转化为Na2CO3

（4）假设每步转化都完全，该小组同学利用改进后的方案制取的碳酸钠质量m₁＝　　g；经老师指导，该小组同学将步骤四反应后的溶液蒸干并充分灼烧得到碳酸钠粉末的质量为m₂g，发现m₁＝m₂，由此证明他们的方案改进成功。

碱式碳酸镁[Mg₂（OH）₂CO₃]和过氧化镁（MgO₂）都是重要化工原料。

Ⅰ．以Mg₂（OH）₂CO₃为原料，制备产品MgO₂的步骤如下：

（1）煅烧：煅烧Mg₂（OH）₂CO₃得到三种氧化物，其中一种常温下是气体，且能使澄清石灰水变浑浊，煅烧时反应的化学方程式为　　。

（2）转化：向所得固体中加双氧水充分搅拌，发生反应MgO+H₂O₂＝MgO₂+H₂O，温度升高，说明该反应　　热量（填“放出”或“吸收”）。其他条件相同，煅烧温度、煅烧时间不同，所得MgO对MgO₂产率（产率＝×100%）的影响分别如图1所示，则最佳的煅烧温度为　　℃、煅烧时间为　　小时。

（3）分离：得到产品。

（4）测定：假设产品中仅少量MgO，某小组设计图2装置，通过测定生成O₂体积，计算MgO₂的质量分数。

已知：a．MnO₂与稀盐酸不反应             b．MgO₂+2HCl＝MgCl₂+H₂O₂

          c.2MgO₂2MgO+O₂↑        d．MgO+CMg+CO↑

①仪器M的名称是　　，MnO₂的作用是　　。

②相同条件下，　　能使测定结果更准确。（填图2中“装置A”或“装置B”）

③实验室用溶质质量分数为37%、密度是1.18g•mL^-1的浓盐酸配制10%的稀盐酸110g，需要水　　mL．（水的密度是1g•mL^﹣1，计算结果保留一位小数）

④经讨论，该小组又设计了下列3种方案，分别取5.0g产品进行实验，能确定MgO₂质量分数的是　　。（填序号）

a．加热，使MgO₂完全分解，测出剩余固体的质量

b．与足量炭粉在高温下充分反应，测出生成Mg的质量

c．先加足量稀盐酸，再加足量NaOH溶液，充分反应，测出Mg（OH）₂质量

Ⅱ．MgCl₂是制备Mg₂（OH）₂CO₃的原料，现用含碳酸镁84%的菱镁矿制备MgCl₂，反应如下：MgCO₃+Cl₂+COMgCl₂+2CO₂（设杂质不参加反应）。生产19吨MgCl₂需要这样的菱镁矿多少吨？（写出计算过程）

二氧化锰因在工业生产中应用广泛而备受关注，制备二氧化锰是一项有意义的工作，某研究性小组对此展开了系列研究。

Ⅰ．用高锰酸钾制备

资料一：（1）3K₂MnO₄+2H₂SO₄═2KMnO₄+MnO₂↓+2K₂SO₄+H₂O

（2）K₂MnO₄易溶于水

实验室加热高锰酸钾制氧气，反应的化学方程式为　　。其反应类型是　　。将反应后的固体剩余物用稀硫酸浸取一段时间后过滤、洗涤、烘干即得MnO₂，用稀硫酸而不用水浸取的原因是　　。

Ⅱ．用硫酸锰制备：电解MnSO₄溶液可制得活性MnO₂，同时生成氢气和硫酸，该反应的化学方程式为　　，一段时间后溶液的pH将　　（填“变大”、“变小”或“不变”）

Ⅲ．用废锂电池制备

资料二：2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑

用废锂电池正极材料（LiMn₂O₄、碳粉等涂覆在铝箔上）制备纳米MnO₂，并进行锂资源回收，流程如下：

请回答下列问题：

（1）“滤液”中溶质的主要成分是　　（填化学式）。

（2）在实验室进行“过滤”操作时，需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗和　　。

（3）MnO₂与碳粉经下列三步反应制得纳米MnO₂：

①2MnO₂+C 2MnO+CO₂↑

②MnO+H₂SO₄═MnSO₄+H₂O

③3MnSO₄+2KMnO₄+2H₂O═5MnO₂↓+K₂SO₄+2H₂SO₄

上述涉及元素化合价变化的反应有　　（填序号）。

IV．用碳酸锰制备

控制一定的温度，焙烧MnCO₃制取MnO₂的装置如下：

（1）实验中观察到澄清石灰水变浑浊，写出石英管中发生反应的化学方程式　　。

（2）MnCO₃在空气中加热易转化为锰的不同氧化物，其残留固体质量随温度的变化如图所示。图中B点对应固体成分的化学式为　　（请写出计算过程）

硫酸铜在纺织、印刷等行业有广泛用途．

（1）工业上可用铜屑、空气与稀硫酸在80℃条件下制备硫酸铜．

①如图1是实验室模拟工业制备硫酸铜的装置．反应的化学方程式为 　　，采用水浴加热的优点是 　　，多孔球泡的作用为 　　．

②工业生产时可用纯氧代替空气．这一措施能加快反应速率外，还具有的优点是 　　．

③实验室用H ₂O ₂溶液和MnO ₂制备O ₂，反应的化学方程式为 　　，在图2中，应选用的发生装置为 　　（填序号，下同），收集装置为 　　．

（2）以CuSO ₄为原料制备碱式碳酸铜[Cu ₂（OH） ₂CO ₃]的过程如图3：

①"沉淀"时的反应为：2CuSO ₄+2Na ₂CO ₃+H ₂O＝Cu ₂（OH） ₂CO ₃↓+2 　　+CO ₂↑

②检验沉淀是否洗涤干净选用的试剂是 　　（填化学式），烘干时产品中出现少量黑色物质，可能的原因为 　　．

③若所得产品的产率（产率＝ ×100%）偏高，其可能的原因为 　　（填序号）

a．反应物为完全沉淀        b．过滤时滤纸破损

c．Cu ₂（OH） ₂CO ₃未洗涤干净 d．Cu ₂（OH） ₂CO ₃未完全烘干

④"沉淀"时若有少量5Cu（OH） ₂•2CuCO ₃生成，则产品中铜元素的质量分数 　　（填"偏大""不变"或"偏小"）

（3）T℃时加热32.0g硫酸铜，一段时间后得到15.2gCuO和Cu ₂O的混合物，计算该混合物中CuO的质量（写出计算过程）

绿矾（FeSO₄•7H₂O）是硫酸法生产太白粉的主要副产物，可用于制备Fe₂O₃，复印用Fe₃O₄粉、还原铁粉等，开发利用绿矾工艺是一项十分有意义的工作。某研究性小组展开了系列研究。

Ⅰ制备Fe₂O₃

【资料一】

（1）无水硫酸铜遇水变成蓝色的硫酸铜晶体。

（2）绿矾（FeSO₄•7H₂O）高温分解产生一种金属氧化物和几种气态非金属氧化物。

（3）SO₂是无色有窒息性臭味的有毒气体，能使品红溶液褪色。

甲同学用如下装置制备Fe₂O₃并验证绿矾受热分解的其他产物；

实验过程中发现：A中有　　色固体生成，B中无水硫酸铜变蓝，C中U形管内有无色晶体（SO₃）析出，D中品红溶液褪色，装置E的作用是　　，绿矾高温分解的化学方程式为　　。

Ⅱ制备Fe₃O₄

   乙同学模拟生产复印用Fe₃O₄粉的实验流程如下：

【资料二】Fe（OH）₂是一种白色难溶于水的固体，在空气中易被氧化。

    FeSO₄溶液中加入NaOH溶液，反应的化学方程式依次为①　　，②4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃．由沉淀a获得Fe₃O₄的化学方程式为：Fe（OH）₂+2Fe（OH）₃═Fe₃O₄+4H₂O

若制取Fe（OH）₂，采取的实验操作是：向盛有5mL新制FeSO₄溶液的试管中加入10滴植物油，然后用胶头滴管加煮沸的NaOH溶液（驱赶O₂），胶头滴管的正确使用方法是　　（填字母）。

Ⅲ制备还原铁粉

    制备还原铁粉的工业流程如下：

（1）操作1的名称是　　，NH₄HCO₃和FeSO₄溶液反应的化学方程式为　　。

（2）若将14.06g粗还原铁粉（假设粗还原铁粉中杂质仅含少量Fe_xC）在氧气流中完全反应，得到0.22gCO₂，将相同质量的粗还原铁粉与足量稀硫酸反应，得到0.48gH₂（Fe_xC与稀硫酸反应不产生H₂）。试通过计算确定Fe_xC的化学式（请写出计算过程）　　。

（3）粗还原铁粉经加工处理后变成纯还原铁粉，纯还原铁粉和水蒸气在高温条件下也可制得四氧化三铁，同时生成一种气体。其装置如图所示：

    SAP材料吸水性强，湿润的SAP材料能为该反应持续提供水蒸气。实验开始一段时间后，观察到在肥皂液中有大量的气泡产生，此气泡用火柴即能点燃，同时有肥皂泡飘到空中。生成的气体是　　，干燥的SAP材料作用是　　。

工业用石灰石浆吸收废气中的二氧化硫，并制取石膏（主要成分为硫酸钙）．简易流程如图，主要的反应为：2CaCO ₃+2SO ₂+O ₂═2CaSO ₄+2X

（1）流程中石灰石加水制成石灰石浆的目的是 　　．反应中X的化学式为 　　，硫元素的化合价在反应前后的变化为 　　．

（2）减少二氧化硫的排放，主要为了 　　（填序号）

A、减缓温室效应   B、减少酸雨形成 C、防止破坏臭氧层

（3）按上述方法处理2000吨废气中的SO ₂，至少需要含5吨碳酸钙的石灰石浆．求：废气中SO ₂的质量分数．

今年春节期间播出的《舌尖3》，让籍籍无名的章丘铁锅名声大振，章丘手工铁锅制造需要历经十二道工序，再过十八遍火候，一千度高温锤炼，经受三万六千次锻打，其炉渣中主要含FeO、Fe₂O₃，还有一定量既不溶于水，也不与稀酸反应的杂质。现按如图工艺流程，用炉渣制备绿矾（FeSO₄•7H₂O）。请按要求回答问题：

查阅资料：氧化亚铁与稀硫酸、铁与硫酸铁反应均可生成硫酸亚铁。

（1）步骤一中，发生反应的化学方程式为　　、　　。

（2）步骤一中的操作名称是　　，为提高步骤一的反应速率，可采取的措施有增大硫酸的浓度，升高反应物的温度、还可以采取　　（写1条，不考虑“搅拌”和“使用催化剂”）。

（3）步骤二中无气体生成的化学反应方程式为　　，测得滤液2的pH明显大于滤液1，其原因是　　。

（4）滤液2得到绿矾可以采取的方法是　　。

（5）某化学兴趣小组在实验室中利用该炉渣按照上述工艺流程制取绿矾。现取100g炉渣，得到干燥杂质5g，步骤二中加入15.6g铁粉，得到滤渣5.6g。要计算理论上制得绿矾的质量，除要利用上述给定的全部数据外，在实验过程中，还需测定的一个数据是　　。