初中化学物质的相互转化和制备试题

2020年6月8日是第12个"世界海洋日"，海洋是巨大的资源宝库。某课题小组模拟工业海水提镁的流程，在实验室制取生产镁的原料﹣﹣氯化镁，设计方案如图：

【信息】1．海水和苦卤中都含有NaCl、Na ₂SO ₄、MgCl ₂、CaCl ₂、KCl等。

2．苦卤是海水晒盐后剩余的溶液。

3．下表是某品牌不同碱的价格。

试剂	NaOH	Ca（OH） 2	Ba（OH） 2	KOH
价格（元/吨）	2400	850	5300	5500

请分析与计算。

（1）海水和苦卤都可以作为制取氯化镁的原料，甲同学提出选择苦卤更好，小组同学一致同意他的观点，理由是 　　。

（2）在工业生产中为了降低成本，试剂X最好选择表格中的 　　。

（3）该方案制取氯化镁时，要经历步骤Ⅰ和步骤Ⅱ两步转化，其主要目的是 　　。

（4）小组同学按上述方案进行了实验，并制得19.0g干燥纯净的氯化镁固体。若步骤Ⅱ中溶质质量分数为10%的稀盐酸与氢氧化镁恰好完全反应，且步骤Ⅲ中氯化镁没有损失，求步骤Ⅱ中消耗稀盐酸的质量。（写出计算步骤）

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， $\frac{m}{n}=$　　。

（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）如图为其他条件相同时不同煅烧温度对产品中Fe₂O₃质量分数的影响。煅烧温度较低时，产品中Fe₂O₃质量分数较低，其原因是　　。当煅烧温度达800℃时，继续升高温度，产品中Fe₂O₃质量分数降低，且铁元素质量分数升高，所得产品发黑，其可能原因是　　。

（6）用该方法制备Fe₂O₃，计算理论上13.9t FeSO₄•7H₂O（相对分子质量为278）可制得Fe₂O₃的质量（写出计算过程）。

硝酸溶解废旧CPU所得溶液中含有Cu²⁺和Ag⁺，用适当浓度的盐酸、氯化钠溶液、氨水和铁粉，按照如图方法回收Cu和Ag（图中标注的试剂均不同）。

（1）加入过量Fe粉发生的主要反应为 　                    　（写化学方程式）。

（2）试剂1和试剂3的名称依次是 　             　。

（3）若向66g物质1中加入100g试剂2后，恰好完全反应，剩余固体质量为60.4g。求所得溶液中溶质的质量分数（写出计算过程，计算结果精确到0.1%）。

硫酸亚铁是一种重要的补铁剂。实验室以废铁屑（含少量Fe₂O₃）为原料制备硫酸亚铁晶体的流程如图所示：

已知：铁与硫酸铁反应的化学方程式为Fe+Fe₂（SO₄）₃═3FeSO₄。

（1）“碱洗”是为了洗去铁屑表面的油污。用热的碳酸钠溶液浸泡，过滤，再用蒸馏水洗涤2~3次。取最后一次洗涤液，测其pH，若pH＝　 　，说明洗涤液中无碳酸钠。

（2）“酸溶”是向“碱洗”过的铁屑中加入过量稀硫酸。

①写出铁与稀硫酸反应的化学方程式：　                        　。

②所用硫酸溶液浓度不能太稀，原因是 　                         　。

③废铁屑中的少量Fe₂O₃不需要进行除杂处理，原因是 　                  　。

（3）“结晶”的相关操作依次为：蒸发浓缩、降温结晶。蒸发浓缩的目的是 　     　，便于结晶。

（4）含量测定：准确称取制得的硫酸亚铁样品2.82g于锥形瓶中，加蒸馏水完全溶解，加入稀硫酸，滴加溶质质量分数为1.58%的高锰酸钾溶液，当恰好完全反应时，消耗高锰酸钾溶液的体积为20.00mL（该高锰酸钾溶液密度近似为1g•mL^﹣1）。列式计算该样品中硫酸亚铁的含量（结果用百分数表示，保留一位小数）。

已知：高锰酸钾与硫酸亚铁反应的化学方程式为10FeSO₄+2KMnO₄+8H₂SO₄═5Fe₂（SO₄）₃+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O（相对分子质量：FeSO₄＝152，KMnO₄＝158）

金属及其化合物在生产生活中有广泛的应用。

（一）金属的应用和防护

（1）用不锈钢、合成橡胶、氧化镁等材料制造的飞机轮胎属于　　材料。

（2）航空煤油是飞机的燃料，它主要是由　　炼制的。

（3）铁易生锈，提出防止铁生锈的一种方法　　。

（4）特种钢中含有少量Mn、MnO₂和Al粉混合在高温下反应可得到Mn，该反应的化学方程式为　　。

（5）Mg（OH）₂受热分解生成高熔点的MgO．Mg（OH）₂可用作阻燃剂，其主要原理是　（选填序号）。

a．分解吸热，降低可燃物着火点            b．MgO覆盖燃烧物，隔绝氧气

（二）制备还原性铁粉

实验室利用废铁屑（含少量Fe₂O₃）为原料制备还原性铁粉的流程如下：

（1）Fe粉可使“酸溶”产生的Fe₂（SO₄）₃转化为FeSO₄，该反应的化学方程式为　　。

（2）检验FeCO₃已洗净的方法：取最后一次洗涤后的滤液，先加入一定量稀盐酸，再滴加　　溶液，无明显现象。

（3）“干燥”时有少量FeCO₃发生下列转化：FeCO₃ $\stackrel{H_2\mathit{O、}{O}_2}{\to }$FeOOH+CO₂，该转化的化学方程式为　　。

（4）“焙烧”前，应将炭粉与“干燥”所得固体均匀混合，目的是　　。

（三）测定还原性铁粉的组成

还原性铁粉中含有少量Fe_xC_y，小组同学在老师的指导下进行以下实验。

资料：①Fe，Fe_xC_y在加热时与O₂反应能生成相应氧化物。

②Fe_xC_y不与酸反应。

实验1：取29.52g样品，加入足量稀H₂SO₄，充分反应后生成1.00gH₂。

实验2：另取29.52g样品，按如图进行实验。

表：装置A和B的质量变化

装置	A	B
反应前	300.00	400.00
反应后	m	400.44

实验后A中固体全部变为红棕色，装置A、B的质量变化如上表。

（1）装配好装置后，实验前先要　　。

（2）装置C的作用是　　。

（3）Fe_xC_y中，x：y＝　　。表中m的值是　　。

反思：若用空气替代O₂进行实验，测得x：y的值偏大，可能的原因是　　。

A、B、C、D、E、F是初中化学常见的六种物质。A、B、D、E、F均由三种元素组成；A、B属于同类别的物质；C物质在固态时俗称干冰；A、E均含有人体中含量最多的金属元素；F可用于玻璃、造纸、纺织、洗涤剂的生产。部分反应物和产物已经略去，其中"一"表示两种物质间会反应，"→"表示一种物质会一步转化成另一种物质。下列说法正确的是（　　）

A．	A与C的反应是复分解反应
B．	B一定是NaOH
C．	D一定属于酸
D．	E→C只能通过E与D反应实现

如图所示，是小科建构的铜及其化合物之间相互转化的关系图。

（1）写出图中“？”处物质的化学式　　。

（2）要一步实现图中“Cu→Cu²⁺”的转化，可将铜加入适量的某种盐溶液中，则该溶液的溶质是　　。

（3）根据图中的转化关系，利用硝酸铜溶液制备纯净的硫酸铜晶体。请设计一个实验方案，要求写出主要操

作步骤及所需要的试剂　　。

重庆多地曾出现过盐井，从天然盐井中获取粗盐（含泥沙、CaCl₂、MgCl₂、Na₂SO₄等杂质）。为了除去以上杂质得到精盐，小明设计如下实验：

【提示】杂质含量较少，不考虑微溶物形成沉淀。

（1）过滤操作中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和 　   　。

（2）沉淀b所含物质为Mg（OH）₂和 　   　。

（3）物质X是 　   　。

（4）滤液c中加入稀盐酸后发生中和反应的化学方程式为 　         　。

（5）为了证明滴加的Ba（OH）₂溶液已过量，取少许上层清液于试管中加入一种试剂即可。下列物质的溶液能达到实验目的有 　   　。

A.Ba（OH）₂

B.K₂CO₃

C.Na₂SO₄

D.KCl

硼及其化合物在现代工农业、医学、国防中有着重要的应用价值。利用硼镁矿可制备硼，工艺流程如图所示。请回答下列问题：

（1）B₂O₃中B元素的化合价为　　。

（2）为加快硼镁矿石与浓NaOH溶液的反应速率，可采取的措施是　　；回收副产物Mg（OH）₂可制得流程　　的反应物。

（3）H₃BO₃加热分解只生成两种氧化物，流程②的化学反应方程式为　　。

（4）根据流程③的化学反应方程式：B₂O₃+3Mg $\frac{\underset{¯}{\mathit{一定条件}}}{}$2B+3MgO，理论上制备1.1吨的硼，需消耗镁多少吨写出计算过程）？

江西赣州被誉为“世界钨都”，钨（W）是一种重要的战略资源。如图是一种生产钨的工业流程：

已知：白钨矿的主要成分是钨酸钙（CaWO₄），还含有CaO、SiO₂等；碳在高温条件下会与金属钨反应生成碳化钨。

（1）操作1中粉碎白钨矿的目的是 　                    　。

（2）操作2所得滤液中一定含有的阳离子是 　 　、　 　。

（3）流程中氨水（NH₃•H₂O）和H₂WO₄反应生成（NH₄）₂WO₄的化学方程式为 　                            　。

（4）用氢气还原WO₃可获得高纯度的钨，此处不宜用焦炭代替氢气的原因是 　                                　。

（1）操作1中粉碎白钨矿的目的是增大反应物接触面积，加快反应速率；

（2）白钨矿的主要成分是钨酸钙（CaWO₄），还含有CaO、SiO₂，加入盐酸后二氧化硅没有参加反应，所以操作2所得滤液中一定含有的阳离子是Ca²⁺和过量的盐酸中的H⁺；

（3）反应物是NH₃·H₂O和H₂WO₄生成物是（NH₄）₂WO₄，所以方程式是：2NH₃·H₂O+H₂WO₄═（NH₄）₂WO₄+2H₂O

（4）碳在高温条件下会与金属钨反应生成碳化钨，所以此处不宜用焦炭代替氢气。

已知A～E分别是铁、氢氧化钙、盐酸、碳酸钠、氯化铜中的一种，A与B反应能生成气体，E的溶液呈蓝色。它们相互之间的关系如图所示，“—”表示两种物质之间可以相互反应。请回答下列问题：

（1）E物质的化学式为 　           　；

（2）B与D反应的实验现象是 　                           　；

（3）B和C反应的实质是 　                             　；

（4）写出A与C反应的化学方程式 　                    　，其基本反应类型是 　                   　。

实验室以某石灰石（含少量Fe₂O₃）为原料制备高纯CaCO₃的步骤如下。

溶解 向石灰石样品中加入适量盐酸，至反应完全。

除铁 加入氨水调节pH，然后加入适量Ca（OH）₂，充分反应后过滤。

沉淀 向滤液中补充氨水，通入CO₂，反应一段时间。

分离 过滤、洗涤、干燥得高纯CaCO₃。

（1）溶解时，CaCO₃、Fe₂O₃分别与盐酸反应的化学方程式为　　、　　。判断样品已完全反应的实验现象是　　。

（2）除铁时，选用Ca（OH）₂而不选用NaOH，其主要原因是Ca（OH）₂价格低且来源广、　　、　　；过滤所得滤渣的主要成分为　　。

（3）沉淀时，其他条件相同，反应温度对CaCO₃产率的影响如图。高于35℃时，CaCO₃产率下降的主要原因是　　、　（4）分离时，若向过滤所得滤液中加入　　 （填化学式）并加热，则可回收NH₃。

（5）该实验中可以循环利用的物质有H₂O和　　。

（6）石灰厂煅烧石灰石生产CaO，若要得到28t CaO，则至少需要含CaCO₃ 90%的石灰石多少吨？（写出计算过程，保留一位小数。）

如图所示为小嘉构建的甲、乙、丙、丁四种不同物质的关系图，"﹣"表示相邻的两种物质能发生反应。若甲为铁，乙、丙、丁分别是稀H ₂SO ₄、CuCl ₂溶液、NaOH溶液中的任意一种，则下列判断错误的是（　　）

A．	乙可能是CuCl 2溶液	B．	丙一定是NaOH溶液
C．	丁一定是稀H 2SO 4	D．	丙不可能是稀H 2SO 4

以某菱镁矿石（主要成分是MgCO₃，含少量MnCO₃、SiO₂）制取MgSO₄•7H₂O，流程如图：

（1）“酸浸”时，为了提高浸取率，除了搅拌、提高硫酸浓度外，还可采取的措施有

　     　（写出一种）。此时，MnCO₃发生反应的化学方程式是 　       　。

（2）“转化”时主要反应是NaClO+MnSO₄+H₂O═MnO₂↓+NaCl+H₂SO₄，氯元素反应前后化合价变化情况是 　   　（填“升高”或“降低”）。

（3）硫酸镁溶液在不同温度下进行浓缩结晶，可得到不同的晶体：

温度/℃	﹣3.9～1.8	1.8～48.1	48.1～67.5	67.5～200
析出晶体	MgSO4•12H2O	MgSO4•7H2O	MgSO4•6H2O	MgSO4•H2O等

①“操作1”的具体操作是：蒸发浓缩滤液至表面有晶膜出现（此时MgSO₄溶液已饱和）、　                        　、过滤、洗涤、低温干燥。

②“操作1”所得滤液中能分离出一种可循环使用的物质，该物质是 　H₂SO₄　（填化学式）。循环使用的目的是 　               　。

（4）已知：MgSO₄•7H₂O中镁元素质量分数为9.76%。采用热分析法测定所得MgSO₄•7H₂O样品中镁元素质量分数：

①未加热前，测得样品中镁元素质量分数略大于9.76%，可能的原因是 　         　。

②高于900℃后，测得剩余固体中镁元素质量分数大于20%，可能的原因是 　      　。

（5）若用100t菱镁矿石可制得246t MgSO₄•7H₂O产品，忽略反应过程中镁元素损失，求该菱镁矿石中MgCO₃的质量分数。（写出计算过程）

水产养殖的速效增氧剂“鱼浮灵”的主要成分是过氧碳酸钠（aNa₂CO₃•bH₂O₂）。

某化学研究小组对“鱼浮灵”的制备、成分测定及增氧原理进行了如下探究。

【查阅资料】①过氧碳酸钠有Na₂CO₃和H₂O₂的双重性质；50℃开始分解。

②过氧碳酸钠在异丙醇（有机溶剂）中的溶解度较低。

Ⅰ．“鱼浮灵”的制备。

实验室用Na₂CO₃与稳定剂的混合溶液和30%的H₂O₂溶液反应制备过氧碳酸钠，实验装置如图所示。

（1）反应温度不能超过20℃的原因是　　。

（2）反应结束后，停止搅拌，向反应液中加入异丙醇，静置过滤、洗涤、干燥，获得过氧碳酸钠固体。加入异丙醇的目的　　。

Ⅱ．“鱼浮灵”的成分测定。

【定性检测】检测过氧碳酸钠溶液中的成分。

（3）请补充完成下列实验报告中的相关内容。

实验序号	实验步骤	实验现象	解释或结论
①	取样，加入MnO2粉末，用带火星的木条伸入试管内	木条复燃	反应的化学方程式
②			溶液中含有Na2CO3

【定量研究】测定“鱼浮灵”中过氧碳酸钠的组成。

实验③：称取一定质量的“鱼浮灵”样品于小烧杯中，加适量水溶解，向小烧杯中加入足量Ba（OH）₂溶液，过滤、洗涤、干燥，得到碳酸钡（BaCO₃）固体3.94g。

实验④：另称取相同质量的“鱼浮灵”样品于锥形瓶中，加入足量稀硫酸，再逐滴加入高锰酸钾溶液，充分反应，消耗KMnO₄的质量为1.896g，该反应的原理是：2KMnO₄+5H₂O₂+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+5O₂↑+8H₂O。

（4）计算确定过氧碳酸钠（aNa₂CO₃•bH₂O₂）的化学式（写出计算过程）。

Ⅲ．“鱼浮灵”的增氧原理。

研究小组通过测定常温下相同时间内水溶液中溶解氧的变化，探究CO₃^2﹣、OH^﹣对H₂O₂分解速率的影响，设计了对比实验，实验数据记录如下表。

编号	①	②	③	④	⑤
试剂	H2O	4%H2O2溶液	Na2CO3固体 4%H2O2溶液	NaOH溶液 4%H2O2溶液	NaOH溶液 4%H2O2溶液
pH	6.96	6.01	8.14	8.15	9.26
溶解氧 （mg•L^﹣^1）	5.68	6.44	9.11	9.12	10.97

（5）由实验②可知，常温下，过氧化氢水溶液呈　　（填“酸性”“中性”或“碱性”）。

（6）过氧碳酸钠可以速效增氧的原理是　　。