初中化学物质的相互转化和制备解答题

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　　。

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　　。

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　　。

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）

硫酸亚锡（SnSO₄）广泛应用于电镀工业。该物质易与氧气反应而变质。实验室模拟工业上制取SnSO₄的一种实验方案如下：

（1）SnCl₂由Sn与盐酸反应制得，同时生成氢气，该反应的化学方程式为　↑　。

（2）Na₂CO₃俗称　　。

（3）过滤所得滤液中的溶质为　　（填化学式）。

（4）用已知质量分数和密度的浓硫酸配制质量分数为15%的稀硫酸，所需玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管和　　。稀释浓硫酸的正确操作为　　。

（5）反应2属于基本反应类型中的　　反应。从反应2所得溶液中获得SnSO₄晶体的部分操作须在隔绝空气条件下进行的原因是　　。

化学在改善人类生存环境，提高生活质量方面起着重要作用。

[改善环境]温室效应和酸雨会威胁珊瑚礁生存，我国开展了南海珊瑚礁生态修复工作。

（1）我们把pH　　（填“＞”、“＜”成“＝”）5.6的降雨称为酸雨。

（2）为改善生存环境，倡导“低碳”生活，建议使用清洁能源。写出一种常见的清洁能源　　。

[探测资源]近期，我国向月球背面成功发射一颗中继通信卫星，助力探测月球资源。

（1）月球上有丰富的核能原料He﹣3，He的原子结构示意图为　　 （填字母序号）

（2）月球土壤中有天然的铁、铅、银等金属颗粒。根据铁锈蚀的条件分析，铁在月球上不易锈蚀的原因可能是　　。

[研发材料]中国芯彰显中国“智”造，芯片的基材主要是高纯硅。

（1）硅元素在元素周期表中的信息如图2所示，据图可得到的信息是　　（填字母序号）

A．硅元素是非金属元素

B．硅元素的元素符号为Si

（2）如图是一种制备高纯硅的工艺流程图：

[查阅资料]常温下，氯化镁溶液呈中性。

①反应I的化学方程式：2Mg+SiO₂Si+2MgO，该反应属于　　反应（填基本反应类型）。反应Ⅱ要在无氧气环境中进行，原因是　　（答出一种即可）。

②操作I的名称是过滤，过滤时液面应　　（填“高于”或“低于”）滤纸边缘。所得粗硅应充分洗涤，以除去表面可能含有的盐酸、　　、（填化学式）。

③简要叙述检验盐酸已过量的方法　　。

④上述已知生产流程中，可以循环利用的物质是　　（填化学式）。

MgSO₄•7H₂O是一种重要的化工原料，某工厂以一种镁矿石（主要成分为SiO₂和MgCO₃，还含有少量FeCO₃）为原料制备MgSO₄•7H₂O的主要流程如图：

已知：SiO₂既不溶于水也不溶于稀硫酸。请回答下列问题：

（1）“操作a”的名称是　　。

（2）“废渣Y”中含有少量的 FeOOH，其中铁元素的化合价是　　。

（3）MgCO₃溶于稀硫酸的化学方程式为　　。

（4）“溶液A”中加入H₂O₂溶液会生成Fe₂（SO₄）₃，该反应的化学方程式为　　。

（5）选用MgO调节pH使Fe³⁺转化为沉淀，而不选用NaOH的原因是　　。

从大理石（主要杂质是氧化铁）中提纯碳酸钙的一种实验流程如下：

（1）反应池I中用硝酸不用稀硫酸的主要原因是　　。

（2）反应池Ⅱ中加入氨水的目的是　　。

（3）反应池Ⅲ用生成碳酸钙的化学方程式是　　。

（4）过滤Ⅱ中所得滤液在农业生产中的一种用途是　　。

氯化钡是一种可溶性重金属盐，广泛应用于化工领域，其水溶液呈中性。工业上用毒重石（主要成分是 BaCO₃）制备氯化钡晶体。某实验小组模拟工业上制备氯化钡晶体的流程，设计了实验室中制备氯化钡晶体的方案，实验流程如图所示。（该毒重石样品所含杂质难溶于水，不与酸反应。

（1）步骤①中发生反应的化学方程式为　　。

（2）滤液Ⅱ是 30℃时氯化钡的　　溶液（选填“饱和”或“不饱和”）。

（3）关于上述实验方案的相关内容，下列说法不正确的是　　（选填字母序号）。

A、氯化钡是一种有毒的物质，使用时应注意安全

B、该实验流程中得到的副产品二氧化碳是重要的化工原料

C、可用重晶石（主要成分是硫酸钡）代替该实验流程中的毒重石，制备氯化钡晶体

D、步骤②将滤渣进行水洗，既能提高氯化钡晶体的产率，又能减少 Ba²⁺环境的污染

（4）某同学提出，步骤③将滤液Ⅰ浓缩时会产生气体污染物，其化学式为　　。为防止污染，需要对滤液Ⅰ处理后再浓缩。简述处理滤液Ⅰ的方法：　　。

水是生命之源，水和溶液在日常生活、工农业生产中有着重要的意义。

（1）现有蒸馏水和硬水各一杯，区分两者应选用的试剂为　　。

（2）夏季空调冷气吹到的地方可以看到“冷气雾”。试从微观角度解释这一现象　　。

（3）某种水培植物所需营养液中含有K⁺、NH₄⁺、NO₃^﹣、PO₄^3﹣，若用两种溶质配制该营养液，可选用钾肥的化学式为　　（任填一种）。

（4）盐酸左氧氟沙星是常用抗菌药物，其注射液溶质质量分数不超过10%，若每瓶含盐酸左氧氟沙星固体0.4g，则使用时至少需加入生理盐水　　mL（密度约为1g/mL）。

（5）工业从卤水（海水晒盐后的母液，含有MgCl₂、NaCl、MgSO₄、KCl）中提取KCl的流程示意图如图1所示

根据图2溶解度曲线信息，晶体A中含有的物质化学式为　　和　　，用冷水冲洗晶体C的目的是除去　　（填化学式）。

某课外研究小组，用废弃的黄铜（铜锌合金），通过两种途径制取硫酸铜晶体。实验流程如图所示：

（1）操作a为　　，该操作中用到的玻璃仪器有烧杯、　　、玻璃棒。

（2）浓硫酸是化学实验室里一种常见的酸。

①实验室稀释浓硫酸的操作是：将　　，并用玻璃棒不断搅拌。

②化学实验应高度关注安全问题。若不慎将少量浓硫酸沾到皮肤上，应先用大量水冲洗，再涂　　溶液。

（3）如图2是实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气的装置。

①主要实验操作步骤有：

a．收集气体 b．检查装置气密性 c．将二氧化锰放入锥形瓶中 d．从长颈漏斗中注入过氧化氢溶液

正确的操作顺序是　　（写字母序号）。

②在实验过程中，某同学因加入的药品量不足，致使集气瓶内剩余少量水。若想集满这瓶氧气，在不拆卸装置和不添加药品的前提下，请帮他想出种解决的方法　　。

（4）操作b的顺序为蒸发浓缩、　　 过滤、干燥。

（5）下列测定稀硫酸pH的操作正确的是　　 （写字母序号）。

A．将pH试纸直接插入稀硫酸中

B．先将pH试纸用蒸馏水润湿

C．用玻璃棒蘸取少量稀硫酸，滴在pH试纸上

D．根据试纸显示的颜色估算出溶液的pH

侯德榜是我国著名的化学家，发明了侯氏制碱法，为纯碱和氮肥工业技术的发展作出了杰出的贡献。工业上以半水煤气（主要成分是N₂、H₂、CO、CO₂和H₂O）、食盐等为原料制取纯碱的流程如下：

（1）流程中循环利用的物质有H₂O和　　。

（2）步骤Ⅰ中，在使用铜催化剂和加热条件下，半水煤气主要成分间发生反应实现了CO转化，化学方程式是　　。

（3）实验室从混合气体H₂、N₂、CO₂中分离出CO₂的实验装置如图所示。广口瓶和分液漏斗中盛放的药品分别是　　、　　。

（4）除去纯碱中少量碳酸氢钠杂质的方法是　　。

（5）纯碱用途广泛。工业上可用废碱渣（主要成分Na₂CO₃）吸收硫酸厂尾气中的SO₂制备无水Na₂SO₃，达到减少污染、节约资源的目的。反应过程中溶液组成变化如图3所示。

①吸收初期（图中A点以前）反应的化学方程式为　　。

②不断通入SO₂，最终产物是　　。

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）

₂₂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）

₂₃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%

₂₃的原因是　　₂₃，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。

₃）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）

我国古代曾用“地糠法”制取Cl₂，两用Cl₂与石灰乳反应生产漂白粉，流程如下：

已知：漂白粉的有效成分是Ca（ClO）₂，Ca（ClO）₂的化学名称叫做次氯酸钙。Ca（ClO）₂中，氯元素的化合价为+1价。请回答下列问题：

（1）HCl与O₂反应的化学方程式为　　，该反应所属的基本反应类型为　　。

（2）Ca（ClO）₂在物质的分类上属于　　。

A．氧化物      B．酸      C．碱      D．盐

（3）“84消毒液”（主要成分为次氯酸钠）与“洁厕灵”（主要成分为盐酸） 不能混合使用，否则会产生氯气使人中毒。请写出次氯酸钠的化学式　　。

（4）石灰乳　　（填“属于”或“不属于”）溶液。