初中化学物质的相互转化和制备解答题

内江拥有中国西南地区最大的再生资源基地，可回收处理大量废旧塑料电器及玻璃等，某品牌电器的废旧电路板中含有Fe、Cu、Ag、Ni（镍，银白色金属） 等金属，如下图是某车间回收部分金属的工艺流程。已知，2Cu+O₂+2H₂SO₄2CuSO₄+2H₂O。

回答下列问题。

（1）操作①中，使用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外，还需　　；

（2）滤渣③中含有的金属是　　；

（3）根据以上工艺流程图，可以得出Ni、Fe的金属活动性强弱顺序是Ni　　Fe（填“＞”或“＜”）。

（4）滤液③中加入足量铁粉的主要目的是　　，固体A除主要含有铜外，还含有一定量的铁，为了进一步提纯铜，可以向固体A中加入适量的稀硫酸，发生反应的化学方程式为　　；

（5）相比于直接焚烧废旧电路板回收金属，该工艺流程的主要优点是　　。

辉铜矿的主要成分为硫化亚铜（Cu₂S），工业上用辉铜矿冶铜的一种工艺流程图如下：

请你回答下列有关问题：

（1）硫化亚铜中铜元素的化合价为　　。

（2）焙烧炉Ⅱ中发生反应的化学方程式为　　。

（3）二氧化硫与二氧化碳具有相似的化学性质，则x溶液中盐的化学式是　　。

如图是某化工企业利用“侯氏制碱法”生产纯碱的部分工艺流程示意图：

查阅资料知：①NH₄Cl $\frac{\underset{¯}{△}}{}$NH₃↑+HCl↑；②氨气极易溶于水，氨水呈碱性。

（1）检验食盐水是否饱和的方法是　　。

（2）操作Ⅰ的名称是　　。实验室进行此操作时，玻璃棒的作用是　　。

（3）“侯氏制碱法”中，向饱和氨盐水中通入足量的CO₂，使氨气、水、NaCl和CO₂反应生成NaHCO₃等，该反应的化学方程式为　　；先通氨气形成饱和氨盐水，后加压通入二氧化碳，这样操作的目的是　　。

（4）处理含氯化铵混合溶液时，不直接加热蒸干得到氯化铵固体的原因是　　。

某金属冶炼厂的管道烟泥中含有少量铜、锌、硫等单质。现欲回收铜和锌，并对硫进行环保处理，主要步骤如图所示：

已知：加热的条件下，Zn、Cu都可以与氧气反应生成相应的金属氧化物。

（1）烟泥最初处理需要除油污，用洗涤剂除油污的过程中发生了　 　现象。步骤①产生的废气B中，一定含有的有害气体是　　   （填化学式）。环保处理最好釆用的试剂是　　（填字母序号）。

A、浓硫酸    B、食盐水    C、石灰乳

（2）写出步骤④中得到铜的化学方程式　　，它属于基本反应类型中的　　反应。

（3）步骤③和④中主要操作的名称是　　。

（4）我国古代就制得了一种外观似金子的锌和铜的合金，也就是黄铜，它的硬度比纯铜　　（填“高”或者“低”）。

（5）取少量的溶液C，往其中加入一定质量的镁粉，充分反应后过滤，得到滤渣和滤液。往滤渣中加入稀盐酸有气泡产生，则滤液中一定没有　　（填字母序号）。

A、硫酸镁    B、硫酸锌    C、硫酸铜    D、硫酸铜和硫酸锌

某班同学在实验室完成实验探究后得到废液A，其中含有稀硫酸、硫酸亚铁和硫酸铜。老师将同学们分成甲乙两组，继续进行如下实验，请完成下列相关问题：

[甲组任务]将废液转化成硫酸亚铁晶体。实验流程如图

（1）滤液B中的溶质来自于哪几个部分？

（2）写出上述流程中的一个化学反应方程式：　　。

[乙组任务]利用废液来探究金属铝的化学性质。实验流程如图：

（3）滤渣C中一定没有　　。

（4）滤液D中一定含有的溶质是　　（填化学式，下同），可能含有的溶质是　　。

2020年6月23日，我国长征五号B运载火箭搭载第55颗北斗导航卫星发射成功，北斗三号全球卫星导航系统星座部署全面完成。

Ⅰ．火箭中液氢燃料通过氢泵涡轮高速输送到发动机燃烧室，与液氧混合燃烧产生推动力。该反应的化学方程式为　　。

Ⅱ．人造地球卫星的结构材料常用镁合金等，金属镁可从海水中提取，工艺流程如图：

（1）粗盐经过溶解、过滤、蒸发后得到的精盐是　　（选填“纯净物”或“混合物”）。

（2）反应②的过程是　　（选填“放热”或“吸热”）过程。

（3）“母液”中含MgCl₂，以上①～④步化学反应中未涉及的反应类型是　　。

a．化合反应

b．分解反应

c．复分解反应

d．置换反应

（4）已知某海域海水中总的含盐量约为3.5%，盐中镁元素的质量分数约为3.7%，则海水中镁元素的质量分数约为　　（保留两位有效数字），由此可知，用海水晒盐后剩余的“母液”来提取镁，而不直接用海水的主要原因是　　。

汽车给人们的生活带来方便的同时，也带来节能和减排的问题。如图是某种汽车的燃料燃烧过程示意图

（1）从燃烧的条件看，火花塞的作用是　　。

（2）将汽油与空气的混合气充分压缩，有助于节省燃料，说明主要原因。

（3）乙醇的含碳量比汽油的低。分析在汽油中加入适量乙醇，对尾气中炭黑排放量的影响。

（4）利用催化净化装置，可使燃烧过程中产生的CO和NO在催化剂的作用下，转化为两种空气中常见的无害气体，该反应的化学方程式为　　。

回答下列问题。

（1）从硝酸钾、少量氯化钠和不溶性杂质（泥沙）的混合物中得到硝酸钾的流程如图：

①结合如表分析，趁热过滤的原因是　　。

温度/℃	0	20	40	60	80
溶解度/g	NaCl	35.7	36.0	36.6	37.3	38.4
	KNO3	13.3	31.6	63.9	110	169

②操作a的名称是　　。

③滤液2的溶质是　　。

（2）A～D为初中化学常见物质，A、D为金属，在常温下通过如图所示转化可获取硝酸钾。回答下列问题。

①反应Ⅰ能发生的原因是　　。

②若D为银白色贵重金属，则反应i的化学方程式是　　，基本反应类型是　　。

③一步实现反应Ⅱ，能否加入氯化钾？判断并说明理由　　。

④硝酸钾可作化肥，能供给作物两种养分，属于　　肥料。

覆铜板是制作印刷线路板的基本材料。覆铜板中的金属Sn占2﹣10%，Cu占90﹣98%．简易工艺流程如图：

（1）将废旧镀锡覆铜板粉碎后，通过步骤②可将其分离为有机树脂材料（固体）和铜锡粉。根据化学常识回答，此工艺利用的是　　的性质（填字母代号）。

a．溶解性不同

b．密度不同

c．沸点不同

（2）步骤④中涉及的分离操作是　　（填操作名称）。

（3）通过步骤⑤和⑥所得洗涤液的pH　　7（填“＞”、“＜”、“＝”）。

（4）设计步骤⑦的主要目的是　　。

（5）步骤⑨中涉及的主要化学方程式为　　。

钛（Ti）被称为“航空金属”。由钛铁矿（主要成今是钛酸亚铁，化学式为FeTiO₃）制备钛的一种流程如下：

（1）FeTiO₃中钛元素的化合价为　　。

（2）“氯化”过程中焦炭的作用是　　。

（3）由TiCl₄制备Ti的化学方程式为　　。该反应在氩气（Ar）氛围中进行的理由是　　。

（4）如上述流程所示，将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链的好处是　　。

利用废弃的黄铜（含铜、锌）制取海绵铜（Cu），并得到硫酸锌溶液，主要流程如图（反应条件已略去）：

已知：2Cu+2H₂SO₄+O₂ $\frac{\underset{¯}{△}}{}$2CuSO₄+2H₂O

（1）过程Ⅱ中加入过量锌粉的目的是　　。

（2）过程Ⅲ中有气体产生，所选用的物质C是　　（填一种酸）。

教育部从2018年开始，要求在学校普及垃圾分类回收处理的相关知识。某化学活动小组结合所学的知识对此进行一系列实践活动。

Ⅰ．活动探究

（1）学会识图分拣垃圾：下列垃圾应投入带有如图图标的垃圾箱内的是 　　（填字母序号）。

A．	塑料瓶
B．	果皮
C．	碎瓷片

（2）学会检验有害气体：含氯塑料焚烧时会产生氯化氢等气体。若要检验焚烧后的气体中有氯化氢，可将其通入 　　溶液中，有白色沉淀生成即可。

Ⅱ．实验探究：

[提出问题]如何回收处理废旧电池中的镉？

[查阅资料]

（1）废旧电池中含有镉、汞等元素，这些元素会危害人类健康。

（2）镉（Cd）从溶液中析出时呈海绵状固体。在化合物中通常表现为+2价。

（3）碳酸镉（CdCO ₃）、氢氧化镉[Cd（OH） ₂]都是白色固体、难溶于水。

[设计实验]先将废旧电池进行处理以制得硫酸镉（ CdSO ₄）溶液，用于以下实验。

实验设计	实验步骤	实验现象	实验结论
与金属反应	取少许溶液于试管中，加入足量的Zn粉，充分反应。		Zn可以置换出Cd
与碱反应	取少许溶液于试管中，加入足量的NaOH溶液，充分反应。	产生白色沉淀	用化学方程式表示为 　　。
与盐反应	取少许溶液于试管中，加入足量的 　　溶液，充分反应。	产生白色沉淀	可用该试剂除去CdSO 4．

[回收处理]

实验结束后，将反应后的混合物通过过滤、洗涤、加热，进而再制得镉。

[交流反思]

请同学们基于化学视角说明垃圾分类回收处理的重要意义 　　（答一点即可）。

自然界并不缺少镁，缺少的是发现镁的眼睛。某化学兴趣小组开启寻镁之旅，现邀请你参与并完成相关内容。

（1）第一站：初识金属镁。①金属镁的物理性质：　　（写一条）；②金属镁的化学性质：镁能与氧气反应，反应的化学方程式为　　。

（2）第二站：再遇金属镁。将打磨过的镁条放入稀盐酸中，反应现象是　　，化学方程式为　　。

（3）第三站：制备金属镁。小组同学模拟工业上从海水晒盐剩下的苦卤中提取镁，流程如下：

苦卤 $\stackrel{\mathit{加入NaOH溶液}}{\underset{\mathit{过滤}}{\to }}$Mg（OH）₂ $\stackrel{\mathit{加入X}}{\to }$MgCl₂ $\stackrel{\mathit{多步操作后通电}}{\to }$Mg，流程中X为　　。

（4）第四站：再探金属镁。

[提出问题]镁能否与热水反应？如果反应，产物是什么？

[相关信息]①Mg+2H₂O＝Mg（OH）₂+H₂↑；②氢氧化镁在热水中能部分溶解。

实验操作	实验现象	实验结论
①      ②	①    ②	镁能与热水反应，生成氢氧化镁和氢气

（5）上述寻镁之旅中你收获到镁的化学性质有　　。

海洋中蕴藏着丰富的化学资源，从海水中提取金属镁的主要步骤如图：

资料：海滩贝壳的主要成分是CaCO ₃

（1）为节约资源，试剂X常用海滩贝壳为原料制得，则试剂X为 　    （填化学式）；

（2）操作Y的名称为 　      ；

（3）在熔融状态下的MgCl ₂，通电后会生成镁与一种气体单质，该反应的化学方程式为 　                     。

（4）镁常用作合金，一般地合金相对于纯金属，具有的优良特性有 　   （填序号）。

A．硬度小

B．熔点高

C．抗腐蚀性强

氯化钠是重要的化工原料，氯碱工业生产的一种流程如图：

（1）从“海水→粗盐→精盐”的过程包括溶解、过滤、蒸发等实验操作，实验室中上述3种操作都需要使用的仪器是　　（填名称）

（2）“食盐水”中常含有NaCl、MgCl₂、CaCl₂等物质，“精制”过程中加入NaOH的目的是　　。

（3）写出“电解槽“中发生反应的化学方程式　　，流程中可以循环使用的物质有　　（填化学式）

（4）氯碱工业生产的碱样品中常含有Na₂CO₃和NaCl等杂质，用“离子交换膜法”生产的碱样品质量主要标准如下表所示

等级	氢氧化钠含量	碳酸钠含量
优等品	≥99.0%	≤0.5%
一等品	≥98.5%	≤0.8%
合格品	≥98.0%	≤1.0%

①你认为碱样品中含有Na₂CO₃的原因是　　，检验碱样品中是否含有Na₂CO₃，下列试剂中可选择使用的是　  

a．酚酞 b．稀盐酸c。澄清石灰水

②李老师设计和完成了如下实验来判断碱样品的等级。

称取20.3g碱样品，加足量水溶解，再加入足量的氯化钡溶液，充分反应后，过滤得到滤渣和滤液；将滤渣洗涤，干燥得到碳酸钡（BaCO₃）固体0.197g；向滤液中加入几滴酚酞，再逐滴加入稀盐酸至恰好完全反应，共消耗溶质质量分数为5%的稀盐酸365g。该碱样品的等级是　　（不考虑其他杂质参加反应）