初中化学物质的相互转化和制备试题

碱式碳酸镁[Mg₂（OH）₂CO₃]和过氧化镁（MgO₂）都是重要化工原料。

Ⅰ．以Mg₂（OH）₂CO₃为原料，制备产品MgO₂的步骤如下：

（1）煅烧：煅烧Mg₂（OH）₂CO₃得到三种氧化物，其中一种常温下是气体，且能使澄清石灰水变浑浊，煅烧时反应的化学方程式为　　。

（2）转化：向所得固体中加双氧水充分搅拌，发生反应MgO+H₂O₂＝MgO₂+H₂O，温度升高，说明该反应　　热量（填“放出”或“吸收”）。其他条件相同，煅烧温度、煅烧时间不同，所得MgO对MgO₂产率（产率＝×100%）的影响分别如图1所示，则最佳的煅烧温度为　　℃、煅烧时间为　　小时。

（3）分离：得到产品。

（4）测定：假设产品中仅少量MgO，某小组设计图2装置，通过测定生成O₂体积，计算MgO₂的质量分数。

已知：a．MnO₂与稀盐酸不反应             b．MgO₂+2HCl＝MgCl₂+H₂O₂

          c.2MgO₂2MgO+O₂↑        d．MgO+CMg+CO↑

①仪器M的名称是　　，MnO₂的作用是　　。

②相同条件下，　　能使测定结果更准确。（填图2中“装置A”或“装置B”）

③实验室用溶质质量分数为37%、密度是1.18g•mL^-1的浓盐酸配制10%的稀盐酸110g，需要水　　mL．（水的密度是1g•mL^﹣1，计算结果保留一位小数）

④经讨论，该小组又设计了下列3种方案，分别取5.0g产品进行实验，能确定MgO₂质量分数的是　　。（填序号）

a．加热，使MgO₂完全分解，测出剩余固体的质量

b．与足量炭粉在高温下充分反应，测出生成Mg的质量

c．先加足量稀盐酸，再加足量NaOH溶液，充分反应，测出Mg（OH）₂质量

Ⅱ．MgCl₂是制备Mg₂（OH）₂CO₃的原料，现用含碳酸镁84%的菱镁矿制备MgCl₂，反应如下：MgCO₃+Cl₂+COMgCl₂+2CO₂（设杂质不参加反应）。生产19吨MgCl₂需要这样的菱镁矿多少吨？（写出计算过程）

某工厂以含有FeSO₄和少量H₂SO₄的废水为原料制备FeSO₄•7H₂O的步骤如下：

①调节废水pH；②过滤；③蒸发浓缩；④结晶池中结晶；⑤收集晶体，洗涤、干燥。

（1）调节废水pH时，适宜加入　　。（填序号）

a．Fe              b．Cu                c．Ca（OH）₂

（2）实验室中，完成过滤操作需要的玻璃仪器有玻璃棒、　　和　　，过滤和蒸发操作中玻璃棒的作用分别是　　、　　。

（3）结晶池底部有一定坡度的主要目的是　　。

（4）用冰水洗涤FeSO₄•7H₂O晶体的目的是　　。低温干燥的目的是　　。

（5）结合如图，补充完整由硫酸亚铁溶液中结晶出FeSO₄•4H₂O的实验方案：蒸发浓缩，　　，过滤、洗涤、干燥。

分解水制氢的一种原理如图，下列关于该原理的说法正确的是（　　）

A．反应过程中化合价改变的元素有H、O、S、I

B．涉及的反应类型有分解反应和化合反应

C．理论上，每生成16gO₂，就能得到2gH₂

D．理论上，每分解18gH₂O，就需向体系内再补充32gSO₂

二氧化锰因在工业生产中应用广泛而备受关注，制备二氧化锰是一项有意义的工作，某研究性小组对此展开了系列研究。

Ⅰ．用高锰酸钾制备

资料一：（1）3K₂MnO₄+2H₂SO₄═2KMnO₄+MnO₂↓+2K₂SO₄+H₂O

（2）K₂MnO₄易溶于水

实验室加热高锰酸钾制氧气，反应的化学方程式为　　。其反应类型是　　。将反应后的固体剩余物用稀硫酸浸取一段时间后过滤、洗涤、烘干即得MnO₂，用稀硫酸而不用水浸取的原因是　　。

Ⅱ．用硫酸锰制备：电解MnSO₄溶液可制得活性MnO₂，同时生成氢气和硫酸，该反应的化学方程式为　　，一段时间后溶液的pH将　　（填“变大”、“变小”或“不变”）

Ⅲ．用废锂电池制备

资料二：2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑

用废锂电池正极材料（LiMn₂O₄、碳粉等涂覆在铝箔上）制备纳米MnO₂，并进行锂资源回收，流程如下：

请回答下列问题：

（1）“滤液”中溶质的主要成分是　　（填化学式）。

（2）在实验室进行“过滤”操作时，需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗和　　。

（3）MnO₂与碳粉经下列三步反应制得纳米MnO₂：

①2MnO₂+C 2MnO+CO₂↑

②MnO+H₂SO₄═MnSO₄+H₂O

③3MnSO₄+2KMnO₄+2H₂O═5MnO₂↓+K₂SO₄+2H₂SO₄

上述涉及元素化合价变化的反应有　　（填序号）。

IV．用碳酸锰制备

控制一定的温度，焙烧MnCO₃制取MnO₂的装置如下：

（1）实验中观察到澄清石灰水变浑浊，写出石英管中发生反应的化学方程式　　。

（2）MnCO₃在空气中加热易转化为锰的不同氧化物，其残留固体质量随温度的变化如图所示。图中B点对应固体成分的化学式为　　（请写出计算过程）

硅酸钠（Na₂SiO₃）是我国优先发展的精细化学品，用某种石英砂矿石（主要成分是SiO₂，还含有少量的CuO、Na₂SO₄、Na₂CO₃）制备硅酸钠（Na₂SiO₃）的流程如下：

资料：SiO₂既不溶于水，也不与盐酸反应。

请回答下列问题：

（1）“研磨”的目的是　　。

（2）检验“洗涤a”已洗净的方法是　　。

（3）“酸浸”的化学方程式为　　。

（4）“碱浸”的化学方程式为　　。

（5）“操作a”包含蒸发浓缩、　　、过滤、洗涤、干燥等一系列操作。

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 　　。

实验室以MnO ₂为原料制备少量高纯MnCO ₃的流程如下：

已知：①反应Ⅰ的化学方程式：MnO ₂+SO ₂═MnSO ₄；

②MnCO ₃、Mn（OH） ₂均难溶于水，MnCO ₃在100℃时开始分解。

（1）反应Ⅰ属于基本反应类型中的 　　反应。

（2）流程中"操作"的名称为 　　，所需要的主要玻璃仪器有 　　。

（3）反应Ⅱ的化学方程式为 　　。反应Ⅱ需控制溶液的酸碱性，若碱性过强，MnCO ₃粗产品中将混有 　　（填化学式）。

（4）验证MnCO ₃粗产品表面附着有Na ₂SO ₄杂质：取样品少许，向其中加入水，搅拌、过滤，向滤液中加入适量的 　　（填化学式）溶液，有白色沉淀产生。

（5）为获得高纯MnCO ₃，需选择"低温"干燥的原因是 　　。

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 　　。

氯化镁是一种重要的化工原料，同学们在实验室对其开展了系列研究．

课题1：选择制取氯化镁的原料

【查阅资料】

①全球海水中含有的盐类总质量为5亿吨，其中含有的各种离子占盐类总质量的百分含量如下表所示：

离子	Cl^﹣	Na^+	Mg^2+	Ca^2+	K^+	其他
含量	55.06%	30.61%	3.69%	1.15%	1.10%	…

②工业生产中海水或卤水（海水晒盐后的剩余溶液）都可以作为制取氯化镁的原料．

【交流讨论】

同学们经讨论，一致选择卤水用于实验室制取氯化镁．你认为他们的理由是　

　．

课题2：由卤水制取氯化镁

同学们设计如图所示方案，从卤水中制取氯化镁．

（1）溶液X的名称是　　．

（2）部分同学认为上述制取方案不够完善，在“过滤”操作后缺少“洗涤”操作，从而导致制取的氯化镁不纯，可能混有的杂质是　　．

课题3：测定氯化镁产品的纯度（氯化镁的质量分数）

同学们设计如下实验方案对制得的氯化镁进行纯度测定．

【实验步骤】

①称取9.5g氯化镁样品，放于烧杯中，加足量的水溶解，形成溶液；

②向上述溶液中加入90g质量分数为10%的氢氧化钠溶液；

③充分反应后，过滤；

④…

⑤向所得溶液中加入几滴无色酚酞试液，溶液变红，再逐滴加入10%稀硫酸（密度为1.07g•mL^﹣1），并　　，当观察到溶液恰好褪色且30s内红色不复现，停止加入稀硫酸；

⑥计算氯化镁样品的纯度．

【问题讨论】

（1）为计算出氯化镁样品的纯度，除上述数据外，实验还需测量的数据是　　．

（2）若缺少步骤④，则会导致氯化镁纯度测定不准确，步骤④的操作是　　．

工业上利用生产钛白的副产品硫酸亚铁制备还原铁粉的流程如图

（1）“转化”时在溶液中生成了FeCO₃沉淀，从四种基本反应类型来看，该反应的类型是　　；“过滤”后得到的滤液中的溶质有　　（填化学式）

（2）“干燥”过程中有少量的FeCO₃转化为FeOOH和CO₂，此时与FeCO₃反应的物质有　　（填化学式）；FeCO₃和FeOOH在空气中焙烧转化为Fe₂O₃，写出Fe₂O₃在高温条件下与C反应生成Fe和CO₂的化学方程式　　。

（3）制得的还原铁粉中含有Fe和少量Fe_xC．为确定Fe_xC的化学式，进行了如下实验：

①取14.06g还原铁粉在氧气流中充分加热，得到0.22g CO₂；

②另取相同质量的还原铁粉与足量稀硫酸充分反应（Fe_xC与稀硫酸不反应），得到0.48g H₂．Fe_xC的化学式是　　。

在一定条件下，下列物质间的转化不能一步实现的是（　　）

A．S→SO₃B．CO₂→O₂

C．Fe₃O₄→FeD．Ca（OH）₂→NaOH

实验室利用反应所得CuSO₄稀H₂SO₄混合液制备CuSO₄“5H₂O，其主要流程如图：

（1）试剂X应选用　　（选填序号）．

    a．Cu           b．CuO         c．Fe

（2）操作A中，所用玻璃仪器有　　、玻璃棒、烧杯．

（3）操作B为蒸发浓缩、　　、过滤．

（4）操作C为洗涤、低温干燥，其中洗涤剂不可选用　　（选填序号）．

a．热水     b．冰水      c．饱和CuSO₄溶液．

如图各组转化中，一定条件下均能一步实现的组合是（　　）

A．

①②

B．

②③

C．

①③

D．

①②③

硫酸铜在纺织、印刷等行业有广泛用途．

（1）工业上可用铜屑、空气与稀硫酸在80℃条件下制备硫酸铜．

①如图1是实验室模拟工业制备硫酸铜的装置．反应的化学方程式为 　　，采用水浴加热的优点是 　　，多孔球泡的作用为 　　．

②工业生产时可用纯氧代替空气．这一措施能加快反应速率外，还具有的优点是 　　．

③实验室用H ₂O ₂溶液和MnO ₂制备O ₂，反应的化学方程式为 　　，在图2中，应选用的发生装置为 　　（填序号，下同），收集装置为 　　．

（2）以CuSO ₄为原料制备碱式碳酸铜[Cu ₂（OH） ₂CO ₃]的过程如图3：

①"沉淀"时的反应为：2CuSO ₄+2Na ₂CO ₃+H ₂O＝Cu ₂（OH） ₂CO ₃↓+2 　　+CO ₂↑

②检验沉淀是否洗涤干净选用的试剂是 　　（填化学式），烘干时产品中出现少量黑色物质，可能的原因为 　　．

③若所得产品的产率（产率＝ ×100%）偏高，其可能的原因为 　　（填序号）

a．反应物为完全沉淀        b．过滤时滤纸破损

c．Cu ₂（OH） ₂CO ₃未洗涤干净 d．Cu ₂（OH） ₂CO ₃未完全烘干

④"沉淀"时若有少量5Cu（OH） ₂•2CuCO ₃生成，则产品中铜元素的质量分数 　　（填"偏大""不变"或"偏小"）

（3）T℃时加热32.0g硫酸铜，一段时间后得到15.2gCuO和Cu ₂O的混合物，计算该混合物中CuO的质量（写出计算过程）

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 　　．