初中化学物质的相互转化和制备解答题

某工厂产生的烧渣（主要含FeO、Fe ₂O ₃，还有一定量的SiO ₂）可用于制备七水合硫酸亚铁晶体（FeSO ₄•7H ₂O），其工艺流程如下：

查阅资料：SiO ₂不溶于水，也不与稀硫酸反应。

（1）"浸取"步骤中，FeO、Fe ₂O ₃和稀硫酸发生反应的化学方程式分别为

FeO+H ₂SO ₄＝FeSO ₄+H ₂O、 　　。

（2）为提高"浸取"步骤的反应速率，可采取的具体措施有 　　（写2条，不考虑"搅拌"和"使用催化剂"）。

（3）"还原"步骤的目的是将Fe ³⁺转化为Fe ²⁺，试剂X可用SO ₂或Fe。

①若试剂X是SO ₂，转化原理为SO ₂+Fe ₂（SO ₄） ₃+2Y═2FeSO ₄+2H ₂SO ₄，则Y的化学式是 　　。

②若试剂X是Fe，转化原理为Fe+Fe ₂（SO ₄） ₃＝3FeSO ₄．测得"还原"后溶液的pH明显增大，其原因是 　　。

海洋是巨大的资源宝库，从海洋中可以获得很多物质，连云港水资源丰富。

（1）通过晾晒海水得到的粗盐中含有多种可溶性杂质和不溶性杂质（泥沙等）。实验室中除去粗盐中不溶性杂质获得精盐的步骤是：溶解→过滤→蒸发→计算产率等。

①过滤操作中玻璃棒的末端要轻轻的斜靠在 　　一边。蒸发时为防止液滴飞溅，除用玻璃棒搅拌外，还可以采取的操作是 　　。

②下列操作可能导致精盐产率偏高的是 　　（填字母）

a．食盐没有完全溶解即过滤    b．过滤时液面高于滤纸边缘

c．器皿上粘有的精盐没有全部转移到称量纸上

（2）海水中含量最多的氯化物是氯化钠，其次是氯化镁。如图1是从海水中获得氯化镁溶液的流程。

①在海水中加入石灰乳后，发生反应的化学方程式是 　　。

②上述过程中试剂A与沉淀B发生的是中和反应，则试剂A是（填名称） 　　。

（3）2017年5月18日，在中国南海海域实现可燃冰（CH ₄•nH ₂O）试采成功，这将使人类能源格局翻开新篇章。

①可燃冰中，水分子形成一种空间笼状结构，甲烷和少量N ₂、CO ₂等分子填入笼内空隙中，无固定的化学计量关系，因此可燃冰属于 　　（选填"纯净物"或"混合物"）。

②若某种可燃冰中CH ₄与H ₂O的质量比是1：9，则该可燃冰中n＝ 　　。

③可燃冰中甲烷完全燃烧的化学方程式是 　　。

碳酸钙是一种重要的无机化工产品，工业上有重质碳酸钙、轻质碳酸钙、纳米碳酸钙等不同品种．以下是两种碳酸钙产品的主要生产过程．请回答下列问题：

原料	主要生产过程		产品
石灰石	1．高温煅烧，得到固体A与气体B 2．固体A与水反应，净化后得到石灰乳	石灰乳与B反应	轻质碳酸钙
		石灰乳与适量盐酸反应得溶液C，C中加入氨水同时通入B	纳米碳酸钙

（1）A的主要成分俗称 　　，A与水的反应过程中 　　（填"吸收"或"放出"）热量．石灰乳的主要成分是 　　．

（2）石灰乳中加入纯碱溶液，也可得到碳酸钙，请写出该反应的化学方程式 　　，该反应属于 　　（填基本反应类型）反应．

（3）C溶液中的溶质是 　　，C与氨水、气体B反应除得到纳米碳酸钙之外，另一种副产品是 　　．

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．

氧化锌软膏可用于急性或亚急性皮炎、湿疹、痱子及轻度、小面积的皮肤溃疡。闪锌矿（主要成分为ZnS）是含锌的主要矿物质之一，高温煅烧闪锌矿生成氧化锌和SO₂，以氧化锌产品为原料制备纯氧化锌的生产工艺流程如图：

（1）已知A为碳酸锌和硫酸钠的混合物，则滤渣2的化学式为　　。

（2）上述步骤中，步骤⑥的操作是　　（填操作名称）。

（3）在上述步骤中，步骤　　发生的反应属于分解反应。

（4）步骤④中发生的反应化学方程式为　　（提示：ZnO与酸反应和Fe₂O₃与酸反应类似）。

图1中铁钉A长期放置于空气中可能生锈变成B，图2是A和B可发生的一系列化学反应，图中“→”表示一种物质可以转化成另一种物质，请根据图示完成相关问题：

（1）铁钉由A变成B，实际上是铁与　　等反应生成铁锈；

（2）图中反应②的化学方程式为　　；反应③的化学方程式为　　。

（3）自选反应物，写出满足图中反应④的化学方程式　　。

工业烟气脱硫就是将烟气中含有的二氧化硫除去。一种采用“双碱法”脱硫的工业流程示意图如图：

（1）吸收塔中，用NaOH溶液吸收SO₂，生成　　和H₂O．NaOH溶液喷成雾状能充分吸收SO₂的原因是　　。

（2）沉淀室中，发生反应的化学方程式为　　。

（3）氧化室中，化学反应的基本类型是　　反应。

（4）上述流程中，可以循环利用的物质是　　，有利于节约成本。

某金属冶炼厂在生产过程中产生了一定量的含铜废料。化学兴趣小组利用稀硫酸和铁粉分离回收铜，并获得硫酸亚铁晶体。其设计方案如图1所示。

查阅资料得知：在通入空气并加热的条件下，铜可与稀硫酸反应转化为硫酸铜，反应的化学方程式：2Cu+2H ₂SO ₄+O ₂ 2CuSO ₄+2H ₂O。

（1）步骤Ⅰ中分离得到固体A和蓝色溶液B的操作名称是 　 　。

（2）蓝色溶液B中的溶质是 　 　（填化学式）。

（3）写出步骤Ⅲ中发生反应的化学方程式 　 　。

（4）硫酸亚铁可用作治疗 　 　（选填"贫血症"或"佝偻病"）的药物。

（5）铜制品在空气中会发生锈蚀[铜锈的主要成分是Cu ₂（OH） ₂CO ₃]．根据铜锈的主要成分中含有氢元素和碳元素，可以判断出铜锈需要空气中的 　 　（填化学式）．若要探究"铜生锈是否需要空气中的氧气？"如图2所示实验中，只需完成 　 　（填字母）两个实验即可达到实验目的。

侯德榜是我国著名的化学家，为纯碱和氮肥工业技术的发展作出了杰出的贡献，他发明的侯氏制碱法大大提高了原料的利用率，其工业流程大致如图：

（1）上述流程中，用到的原料有空气、焦炭、水、二氧化碳、 　　等．

（2）上述流程中，已知步骤②发生的是化合反应，步骤⑤发生的是分解反应，则步骤②、⑤发生反应的化学方程式是：② 　　．

（3）上述流程中，可循环利用的物质是 　　．

（4）上述流程中，"一种氮肥"的化学式是 　　．

钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料，被广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶等，如图为某化工企业生成钛流程示意图：

请回答下列问题：

（1）FeTiO ₃中钛元素的化合价为 　　；

（2）①中化学方程式为2FeTiO ₃+6C+7Cl ₂ 2X+2TiCl ₄+6CO，则X为 　　（填化学式）；

（3）②中CO和H ₂以化学计量数1：2恰好完全反应，则该反应的基本反应类型是 　　；

（4）③中氩气的作用是 　　，该反应的化学方程式为 　　。

我国制碱工业的先驱侯德榜发明了"侯氏制碱法"．其模拟流程如下：

（1）反应A、B、C中不涉及的基本反应类型是 　　；

（2）"侯氏联合制碱法"的主要产品"碱"是指 　　（填化学式）；

（3）反应B的化学方程式是 　　；

（4）在该模拟流程中，能被循环利用的物质是 　　．

工业上以白云石（主要成分为CaCO₃•MgCO₃）为原料制备氢氧化镁的流程如图所示，请回答以下问题：

温馨提示：

①轻烧时温度低于700℃②MgCO₃MgO+CO₂↑

③CaCO₃CaO+CO₂↑   ④（NH₄）₂SO₄+MgOMgSO₄+2NH₃↑+H₂O

（1）写出白云石轻烧后所得固体的主要成分　　；

（2）请分析流程中研磨的目的　　；

（3）写出流程中除水以外可以循环利用的物质　　；（写出一种）

（4）请分析如果轻烧时温度超过700℃对流程产生的影响。　　

利用某工业废弃固体（成分为Cu ₂S和FeS ₂）制备硫酸铜溶液和硫酸亚铁晶体，流程如图所示。

（已知：①固体B含有氧化铜、氧化铁②铁能与硫酸铁反应，生成硫酸亚铁）

（1）操作Ⅰ是 　　。为了提高废弃固体的反应速率，除将固体粉碎、提高温度外，还可以采取的具体措施有 　　（写一条）。

（2）写出FeS ₂在空气中灼烧的化学方程式 　　。

（3）溶液C中的溶质有 　　（用化学式表示）。

（4）试剂y的作用是 　　。

碳酸钡是一种重要的化工产品，某厂用含二氧化硅杂质的碳酸钡原料生产碳酸钡产品，采用了以下的工艺流程：

（1）为节约成本，过程中的生成物可直接应用于流程的是　　，加入过量的盐酸的目的是　　

（2）向氯化钡溶液中加入过量的氢氧化钾并通入二氧化碳，其中能生成碳酸钡的方程式是　　。

（3）溶液A中溶质的成分，可能的组合有　　。

（4）操作3包括的两个操作是　　。