初中化学物质的相互转化和制备实验题

“垃圾是放错的资源”。碘循环工艺不仅能吸收SO₂，减少环境污染，而且还可以得到仅含一种元素的化工原料X，流程如图所示：

（1）流程中可循环利用的物质是 　   　。

（2）膜反应器中发生的是分解反应，X的化学式是 　 　。

（3）反应器中发生反应的化学方程式为 　                  　。

氢基熔融冶金技术是利用氢作为还原剂代替碳还原剂，从而实现减少CO₂排放的目的，实现低碳冶金。氢基熔融还原生产高纯铸造生铁的主要流程如图所示（部分略去）。

（1）燃烧区的作用是 　    　，燃烧区发生燃烧反应的物质还有 　 　（填化学式）。

（2）还原区的反应除3CO+Fe₂O₃2Fe+3CO₂，另一主要反应的化学方程式是 　                         　。

（3）从环境保护角度，与高炉炼铁技术相比，氢基熔融冶金技术的优点是 　      　。

碳酸氢铵是一种常用的化学肥料。工业生产碳酸氢铵的一种流程如图所示：

已知：“合成”步骤中发生的反应为N₂+3H₂2NH₃。

（1）碳酸氢铵属于化肥中的 　 　肥。

（2）“造气”步骤中为加快反应速率，可采取的具体措施有 　                   　（写一条即可）。

（3）“碳酸化”步骤的化学方程式为 　                  　。该步骤在较低温度下进行的原因是 　                         　。

（4）“碳酸化”步骤的作用是制取碳酸氢铵和 　                           　。

（5）“循环”的目的是 　                                　。

金属材料在日常生活、工农业生产和科学研究中有着广泛的用途。

（1）钢铁是使用最多的金属材料。生铁和钢是含碳量不同的两种铁合金，其中生铁的含碳量 　 　（填“大于”或“小于”）钢的含碳量。

（2）在钢中加入不同的合金元素可以提高其性能，例如，加入钨可以增强合金钢的耐磨性等。用黑钨矿制备钨的过程如图所示：

（注：钨酸是难溶于水的黄色固体。）

①钨酸钠中钨元素的化合价为 　 　。

②填写下表。

步骤	化学方程式	基本反应类型
Ⅱ		复分解反应
Ⅲ		分解反应
Ⅳ

在钢铁工业推进碳减排、碳捕集的过程中，化学发挥了重要作用。

（1）“焦炭炼钢”是先将铁精矿（Fe₂O₃）和焦炭同时加入高炉，鼓入热空气，充分反应后得到生铁，再将生铁转移至炼钢炉中炼制得钢。

①高炉炼铁的主要反应原理是在高温下，　 　夺取了Fe₂O₃里的氧将铁还原出来。

②某钢铁厂每年需要向高炉中加入120万吨的焦炭，若加入的焦炭全部转化为CO₂，则该钢铁厂每年排放CO₂的质量为 　 　万吨。

（2）为了实现CO₂的捕集利用，我国研制出一种多功能复合催化剂（含NaFe₃O₄），能将CO₂转化为汽油，转化步骤如下：

CO₂CO（CH₂）_n汽油

①步骤Ⅰ除生成CO外，还生成另一种氧化物。该氧化物的化学式是 　 　。

②下列说法错误的是 　   　（填字母）。

a.所得汽油中含有C、H两种元素

b.NaFe₃O₄中O为﹣2价，Fe为+3价

c.上述转化不仅有利于CO₂减排，还可以减轻人类对化石能源的需求

（3）一种以“氢能炼钢”替代“焦炭炼钢”的工艺流程如图所示。

①高温下，用H₂炼铁时反应的化学方程式为 　                              　。

②跟“焦炭炼钢”工艺相比，“氢能炼钢”的主要优点有 　                     　。

③从物质组成的角度，说明向炼钢炉中加入废钢的目的：　                   　。

以黄铜矿（主要成分为CuFeS₂）为原料，采用生物炼铜是现代炼铜的新工艺，同时还可以获得绿矾（FeSO₄•7H₂O），流程如图：

（1）步骤①中的化学方程式：4CuFeS₂+17O₂+2H₂SO₄4CuSO₄+2Fe₂（SO₄）₃+　    　。

（2）步骤②中的反应有两个：反应一是Fe+Fe₂（SO₄）₃═3FeSO₄，该反应属于 　    　（填基本反应类型），反应二的化学方程式为 　             　。

（3）加入的A是 　    　（填化学式）。

（4）获得绿矾的“一系列操作”为：蒸发浓缩、　    　、过滤等。

牙膏中常用碳酸钙粉末做摩擦剂，利用石灰石（杂质不溶于水和酸）制备纯净碳酸钙的一种方法如图。

（1）反应①的化学方程式为 　                  　；操作1的名称是 　   　。

（2）反应②的化学方程式为 　                 　，该反应属于 　   　反应（填基本反应类型）。

（3）该方法中，用稀硫酸代替稀盐酸对制备碳酸钙是否有影响？判断并简述理由 　                                                             　。

（4）大气中CO₂含量不断上升，会导致 　     　。我国在联台国大会上提出：努力争取2060年前实现“碳中和”，请提出一条实现“碳中和”的措施 　             　。

某燃煤电厂产生的固体废弃物粉煤灰中含有较多的氧化铝。从粉煤灰中提取氧化铝的工艺流程如图。

（1）“酸浸”中使用的酸是 　 　（填字母序号）。

A.HCl

B.H₂SO₄

C.Na₂SO₄

（2）流程中涉及到的氧化物有 　     　（写出1种即可）。

（3）“煅烧”过程发生反应的化学方程式为 　         　，反应类型是 　       　。

（4）该工艺的价值在于 　      　。

航空航天技术是一个国家科技、工业和国防实力的重要体现。南京理工大学陈光教授团队研究成功的"PST高温TiAl合金单晶"大幅度提高了耐高温性能，显著改善了材料塑性，对于新型轻质高温结构材料的发展和应用具有非常重要的意义。"PST TiAl单晶"实现了高强高塑的优异结合，持久寿命优于已经成功应用于GEnx发动机的4822合金1～2个数量级，有望将目前TiAl合金的使用温度从650～750℃提高到900℃以上，其抗压能力是第四代单晶合金的3倍，有了这种材料技术，中国也能够制造出世界一流的航空发动机。

（1）关于TiAl合金单晶的说法错误的是 　　。

A．TiAl合金属于单质

B．"PST TiAl单晶"密度小、耐高温、强度大、可塑性强

C．"PST TiAl单晶"持久寿命明显优于4822合金

D．钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料，医疗上可用来制造人造骨等

（2）工业上常用铝土矿（主要成分为Al ₂O ₃，含Fe ₂O ₃杂质）为原料冶炼铝，工艺流程如图。请回答下列问题。

已知：氧化铝与酸、碱都能发生反应；

氧化铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为Al ₂O ₃+2NaOH═2NaAlO ₂+H ₂O。

①试剂X是 　　（填"氢氧化钠溶液"或"盐酸"），反应Ⅰ后过滤所得的沉淀是 　　。

②Ⅱ中反应的化学方程式是 　　；

③列举产物NaHCO ₃的一种用途 　　；

④电解氧化铝的化学方程式是 　　。

回收利用废旧金属具有重要意义。某机械厂金属废料的成分是Zn、Cu、ZnO和CuO，某化学小组利用该金属废料回收铜并制取氧化锌和硫酸铜。请回答下列问题。

【活动一】回收铜并制取氧化锌，实验方案如图：

（1）步骤Ⅰ所得滤液a中溶质的成分是 　　（填写化学式）。

（2）步骤Ⅲ加入试剂甲的名称是 　　。

（3）步骤Ⅳ加入适量NaOH溶液的目的是 　　。

【活动二】利用活动一回收的铜制取硫酸铜，设计方案如下：

方案A：Cu $\stackrel{O_2}{\underset{△}{\to }}$ CuO $\stackrel{\mathit{稀硫酸}}{\to }$ CuSO ₄

方案B：Cu $\stackrel{\mathit{浓硫酸}}{\underset{△}{\to }}$ CuSO ₄

【信息】Cu+2H ₂SO ₄（浓） $\frac{\underset{¯}{△}}{}$ CuSO ₄+SO ₂↑+2H ₂O

（4）方案A中氧化铜与稀硫酸反应的化学方程式为 　 CuO+H ₂ SO ₄ ＝ CuSO ₄ +H ₂ O 　。

（5）小组同学从绿色化学的视角分析方案B不合理，理由是 　　（写出一条即可）。

工业上处理黄铜渣（Cu、Zn、ZnO、CuO和杂质）废料时，通常将其转化为硫酸锌和铜等有价产品。其主要流程如图所示（杂质不溶于水也不参与反应）：

资料：2Cu+2H ₂SO ₄+O ₂ $\frac{\underset{¯}{\mathit{加热}}}{}$ 2CuSO ₄+2H ₂O；ZnO+H ₂SO ₄═ZnSO ₄+H ₂O；CuO+H ₂SO ₄═CuSO ₄+H ₂O。

（1）物质B的化学式是 　　。

（2）过程Ⅱ中分离操作的名称是 　　，该操作用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和 　　（填仪器名称）。

（3）过程Ⅲ中有气体产生，该反应的化学方程式是 　　。

我市著名的纸面石膏板企业，用热电厂燃烧煤产生的炉渣来生产石膏板．原理是：发电过程中产生的烟气中含有大量的SO ₂，热电厂用"碱﹣石灰﹣石膏（CaSO ₄•2H ₂O）"的方法使烟气脱硫从而生成石膏．

（1）工业烟气没经处理直接排放到空气中易形成 　　，会污染、破坏环境；

（2）写出吸收塔内发生反应的化学方程式 　　；工业上用分离液态空气法制氧气，是利用空气中各成分的 　　不同进行分离的；

（3）化学反应类型有不同的分法，其中反应前后，有元素化合价变化的化学反应是氧化还原反应．有元素化合价升高的反应物是还原剂，有元素化合价降低的反应物是氧化剂．化学反应前后元素化合价没有变化的化学反应是非氧化还原反应．则下列说法正确的是 　　

A、吸收塔、制碱釜中发生反应属于氧化还原反应

B、制碱釜中的反应物Na ₂SO ₃作氧化剂

C、氧化塔中发生的反应属于氧化还原反应

D、氧化塔中的反应物CaSO ₃作还原剂

（4）生产流程中生成的 　　可循环利用，节约成本．

如图为某些物质间的转化关系，甲、乙、丙均为气体，乙有激性气味，丁是应用最广泛的金属。A是大理石的主要成分，G是一种化肥，H为红棕色固体。部分反应物和生成物已略去。

（1）化学式：B 　　，F 　　。

（2）自然界中，甲和D反应产生一种供给呼吸的气体，该反应名称为 　　。

（3）反应①、②的化学方程式：① 　　；② 　　。

（4）由反应②可知，在农业上施用G时应注意 　　。

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"）。

氧化铁是一种重要的化工原料，利用废铁屑（其中的杂质不溶于水，且不与酸发生反应）制备氧化铁的流程如图所示：

（1）操作Ⅰ、Ⅱ的名称是 　　；

（2）向废铁屑中加入的稀硫酸需过量，其目的是 　　；

（3）高温条件下，FeCO ₃与通入的O ₂发生反应的化学方程式是 　　。