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文档简介

题型14工艺流程题之回收利用流程【要点提炼】解答回收利用流程题时,要认真分析流程图中的每一个步骤,了解每一步操作中进出的物质,发生了什么反应?该步操作的目的是什么?对制造或提纯产品能起到什么样的作用等?解题时要判断所加的试剂,可以从加入试剂的目的、反应的产物入手进行分析。要判断流程图中某一步中的物质可以从上一步操作中反应物可能发生的反应入手进行分析,同时需注意所加试剂是否有剩余。要掌握化学反应原理及其应用,落点在酸、碱、盐、氧化物及金属单质的性质;注重描述的规范性,如化学式、化学方程式书写的要点;强化物质分离与提纯实验操作原理的理解应用、操作方法文字表述的准确性与科学性等;实验方案的评价可从原料来源与价格、原料利用率、反应条件、实验操作是否简便与合理、环保等;循环物质的寻找可从流程箭头指入、指出中判断。【专题训练】1.富氧燃烧技术中,用氧气含量高于21%的富氧空气支持燃烧,能起到节能和减少碳排放的作用。富氧燃烧的产物中CO2的含量可达到95%,有助于CO2回收利用。该技术的主要流程如下:(1)空气分离的过程中发生的是物理变化,图中其它气体的主要成分是________。(2)该流程中涉及的物质中,属于氧化物的是________(写出一种即可)。【答案】(1)氮气

(2)水【解析】(1)空气的主要成分是氮气和氧气;空气分离的过程中发生的是物理变化分离出氧气,剩余的其它气体主要是氮气;(2)氧化物含有两种元素一种为氧元素的化合物;该流程中涉及的物质中空气、煤粉、含硫灰分属于混合物;水和二氧化碳都是含有两种元素一种为氧元素的化合物,属于氧化物。2.2021年3月,三星堆遗址新出土重要文物500多件,有高2.62米的青铜大立人、高3.95米的青铜神树、象牙等,多属前所未见的稀世之珍。(一)青铜古称“吉金”是金属冶铸史上最早出现的合金,青铜属于______(填“金属”或“合成”)材料,青铜的硬度比纯铜______(填“大”或“小”)。(二)生活中铜制品长期露置在潮湿空气中会锈蚀,生成“铜绿”【化学式为Cu2(OH)2CO3】。【查阅资料】【工艺流程】为从某锈蚀的铜样品中回收铜并制得硫酸锌,取该铜样品(除含有铜、锌和铜绿外,不含其它物质),进行如下操作:请回答下列问题:(1)气体a中含有H2和______(填化学式),溶液A的颜色为______色。(2)操作Ⅰ的名称是______,该操作中玻璃棒的作用是______。(3)写出②中发生反应的化学方程式______________________________________________(写一个即可),该反应属于基本反应类型中的______反应。【答案】(一)金属

大(二)(1)CO2

蓝(2)过滤

引流(3)(或)

置换【解析】(一)合金和纯金属都属于金属材料,青铜属于金属材料;合金硬度大于成分金属,故青铜的硬度比纯铜大。(二)(1)由题干可知,;铜绿和硫酸反应生成二氧化碳气体和蓝色硫酸铜溶液,故气体a中含有H2和CO2,溶液A的颜色为蓝色。(2)操作Ⅰ是分离固液的操作,为过滤,该操作中玻璃棒的作用是引流,防止液体洒出。(3)溶液A中含有铜绿和硫酸生成的硫酸铜、过量的稀硫酸,加入过量锌粉,硫酸和锌生成硫酸锌和氢气,;锌和硫酸铜生成铜和硫酸锌,。该反应是一种单质和化合物生成另外一种单质和化合物的反应,属于置换反应。3.垃圾回收,分类的关键确定垃圾的成分,是对垃圾进行分类的前提。某校化学实验室收集到一包固体废弃物,可能是由碳、镁、氧化镁、氧化铜中的一种或者几种组成,为了确定其成分,在老师的指导下,同学们取样进行了如下实验:(1)气体A是。(2)由固体B得到气体C属于(填基本反应类型)。(3)原样品中一定含有的物质是。【答案】(1)H2;(2)化合反应;(3)碳、镁、氧化铜。【解析】镁和稀盐酸反应生成氯化镁和氢气,氧化铜和盐酸反应会生成氯化铜和水,氧化镁和盐酸反应生成氯化镁和水,碳不会与稀盐酸反应,氯化铜和镁反应会生成氯化镁和铜,气体C能使澄清石灰水变浑浊,所以气体C是二氧化碳,铜和氧气加热会生成氧化铜,碳和氧气反应会生成二氧化碳,样品中加入过量的稀盐酸,生成气体A,所以A是氢气,气体C能使澄清石灰水变浑浊,所以C是二氧化碳,所以样品中一定含有镁、碳,固体B在空气中加热会生成残渣C,所以B中一定含有银,样品中一定含有氧化铜,所以(1)气体A是H2;(2)由固体B得到气体C的反应是碳和氧气点燃生成二氧化碳,属于化合反应;(3)原样品中一定含有的物质是:碳、镁、氧化铜。4.如图是某火力发电厂处理废气的示意图,结合图完成:(1)写出处理过程中分解反应方程式_____________________________________。(2)废气处理过程中,S元素的化学价______(选填“升高”“降低”或“不变”)。(3)将进入烟囱的洁净气体通入足量澄清石灰水溶液,现象是________________________,产生该现象的反应方程式为_____________________________________________。【答案】(1)CaCO3CaO+CO2↑(2)升高(3)澄清的石灰水变浑浊CO2+Ca(OH)2═CaCO3↓+H2O【解析】(1)碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳,反应的化学方程式为CaCO3CaO+CO2↑。故填:CaCO3CaO+CO2↑。(2)在化合物中正负化合价代数和为零,所以设二氧化硫中硫元素的化合价为x,则x+(﹣2)×2=0,则x=+4;设硫酸钙中硫元素的化合价为y,则(+2)+y+(﹣2)×4=0,则y=+6;所以S元素的化合价升高。(3)经处理后,进入烟囱的洁净气体为二氧化碳,二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水,反应的化学方程式为为:CO2+Ca(OH)2═CaCO3↓+H2O。现象为:澄清的石灰水变浑浊。故填:澄清的石灰水变浑浊;CO2+Ca(OH)2═CaCO3↓+H2O。5.“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,流程如下:(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________________________________________。【答案】(1)I2

(2)H2

(3)【解析】(1)在膜反应器后,HI高温下会分解为氢气和碘蒸汽,而在反应器阶段需要重新加入碘单质,因此流程中可循环利用的物质是I2;(2)碘化氢受热分解为氢气和碘单质,其化学方程式为:,因此X是氢气,化学式为H2;(3)其反应就是二氧化硫、碘单质和水反应生成硫酸和碘化氢,其化学方程式为:。6.某兴趣小组查阅资料得知:氯酸钾(KClO3)在加热和二氧化锰做催化剂的条件下生成氯化钾和氧气。他们利用该原理制取氧气,并回收提纯氯化钾和二氧化锰,按以下流程图进行实验,按要求完成下列问题:(1)步骤Ⅰ中发生反应的化学方程式为_____________________________________。(2)步骤Ⅳ中操作y的名称是_________。(3)步骤Ⅲ中“洗涤”操作2次后,收集第3次的洗涤液并进行检验。取少量洗涤液于试管中,滴加__________溶液,有白色沉淀生成,说明还没有洗涤干净。(4)实验结束后,理论上能够回收得到_______克二氧化锰。【答案】(1);(2)蒸发;(3)硝酸银;(4)6【解析】(1)由题意氯酸钾在二氧化锰做催化剂的条件下受热分解为氯化钾和氧气,反应的化学方程式为;(2)步骤Ⅳ中操作为从氯化钾溶液中获得氯化钾固体,具体的方法是蒸发溶剂;(3)步骤Ⅲ中“洗涤”操作2次后,收集第3次的洗涤液并进行检验。检验是否洗净就是检验是否存在氯化钾,因为氯化钾溶液能与硝酸银溶液反应生成氯化银白色沉淀,所以取少量洗涤液于试管中,滴加硝酸银溶液,有白色沉淀生成,说明还没有洗涤干净;(4)化学反应的催化剂在反应前后质量和化学性质保持不变,根据流程图可知在化学反应前二氧化锰的质量为6克,所以实验结束后,理论上能够回收得到6克二氧化锰。7.实验室以一种工业废渣(主要成分为MgCO3、MgO和SiO2)为原料制备MgCO3•3H2O.其主要实验过程如图:已知:SiO2不溶于水,常温下不与硫酸、碳酸钠反应。(1)“酸溶”时发生反应的化学方程式为和。(2)“过滤Ⅱ”所得滤液中含有的主要离子有(填离子符号)。(3)“反应”步骤前后均有过滤,能否省去“过滤Ⅰ”只进行“过滤Ⅱ”。(填“能”或“否”),理由是。(4)“酸溶”时所加硫酸溶液不宜过量太多的原因是。【答案】(1)MgO+H2SO4=MgSO4+H2O; MgCO3+H2SO4=MgSO4+H2O+CO2↑;(2)Na+、SO42﹣、CO32﹣;(3)否;导致产品不纯;(4)避免制备产品消耗更多的碳酸钠。【解析】(1)“酸溶”时是氧化镁以及碳酸镁与硫酸反应,对应的化学方程式为MgO+H2SO4=MgSO4+H2O和MgCO3+H2SO4=MgSO4+H2O+CO2↑。(2)滤液I为生成的硫酸以及生成的硫酸镁的混合溶液,和过量碳酸钠反应,生成硫酸钠以及碳酸镁,还剩余碳酸钠,所以“过滤Ⅱ”所得滤液中含有的主要离子有Na+、SO42﹣、CO32﹣。(3)“反应”步骤前后均有过滤,能否省去“过滤Ⅰ”只进行“过滤Ⅱ”。不能,因为导致得到的产品因为混油二氧化硅而不纯。(4)“酸溶”时所加硫酸溶液不宜过量太多的原因是过量的硫酸需要加入碳酸钠进行去除,所以是避免制备产品消耗更多的碳酸钠。8.已知某工业废水中含有大量FeSO4较多的CuSO4少量的Na2SO4以及部分污泥,通过下列流程可从该废水中回收FeSO4·7H2O晶体及金属Cu。(1)步骤1.步骤2.步骤3的主要操作是相同的,需用到的玻璃仪器除烧杯和玻璃棒外还有_____。(2)步骤2中发生反应的化学方程式为_________________________________________________。(3)步骤3中发生反应的化学方程式为_________________________________________________。(4)步骤4中涉及的操作是:蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、烘干,过滤后滤液中还存在的金属阳离子有____________________。(5)最后的固体单质是_____(填名称)。(6)若测得某溶液中仅有钠离子、镁离子、硫酸根离子、氯离子这四种离子,已知钠离子、镁离子、氯离子个数之比为4:5:8,若钠离子为4n个,则硫酸根离子的个数是_____。【答案】(1)漏斗;(2);(3);(4)Na+、Fe2+;(5)铜;(6)3n。【解析】(1)步骤1、步骤2、步骤3的主要操作是过滤,过滤需要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗;(2)步骤2中加入过量的铁主要是把废水中的硫酸铜反应完,也就是铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁,反应的化学方程式是;(3)步骤3中加入稀硫酸是与步骤2中过量的铁反应生成硫酸亚铁和氢气,反应的化学方程式是;(4)步骤4中涉及的操作是:蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、烘干,过滤后滤液中的溶质是硫酸亚铁和硫酸钠的混合物,溶液中的金属阳离子是Na+、Fe2+;(5)步骤2中得到的固体是铜、铁,步骤3中加入稀硫酸,铁与稀硫酸反应,铜不会与稀硫酸反应,最后的固体单质是铜;(6)1个钠离子带1个单位的正电荷、1个镁离子带2个单位的正电荷、1个硫酸根离子带2个单位的负电荷、1个氯离子带1个单位的负电荷,已知钠离子、镁离子、氯离子个数之比为4:5:8,钠离子为4n个,则镁离子为5n个、氯离子为8n个;设硫酸根离子的个数为x,根据溶液中电荷守恒(即正电荷总数=负电荷总数)得:4n×(+1)+5n×(+2)=8n×1+2x,x=3n9.炼铁产生的废渣中含有大量CuS及少量铁和铁的化合物,工业上以该废渣为原料生产CuCl2的流程图如下:(1)操作1:粉碎。粉碎的目的是____________________________。(2)操作2:焙烧。高温条件下,通入空气,CuS和NaCl反应生成了CuCl2和Na2SO4,化学方程式为_________________________________________________________。(3)操作3:_____________(填操作名称)。(4)流程图中能循环利用的物质是____________________。【答案】(1)增大反应物的接触面积;(2)CuS+2NaCl+2O2CuCl2+Na2SO4;(3)过滤;(4)NaCl(或氯化钠)。【解析】本题主要考查工业上生产氯化铜的工艺流程。(1)物质的颗粒越小,表面积越大,将废渣粉碎可以加大反应物的接触面积,加快反应。(2)根据题意可知,CuS、NaCl通入空气后在高温条件下发生反应生成CuCl2和Na2SO4,CuS、NaCl中均无氧元素,因此空气中的氧气参加了化学反应。(3)操作3后得到了氢氧化铁固体和氯化铜等溶液,因此该操作是过滤。(4)分析流程图可知,氯化钠在操作2焙烧中为反应物,而在操作3过滤后又得到了氯化钠,因此氯化钠可以循环利用。10.某化学兴趣小组的同学想从含有A12(SO4)3、CuSO4的废液中回收金属铜,设计流程如图:(1)过滤操作中用到的所有玻璃仪器为。(2)I中有关反应的化学方程式。(3)溶液B中所含的溶质是;固体A的成分是。(均填化学式)(4)Ⅱ中加入过量的稀硫酸的目的是。【答案】(1)漏斗、玻璃棒、烧杯;(2)Fe+CuSO4═FeSO4+Cu;(3)Al2(SO4)3、FeSO4;Cu、Fe;(4)使铁完全反应。【解析】(1)过滤操作中用到的所有玻璃仪器为漏斗、玻璃棒、烧杯。(2)I中铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,反应的化学方程式:Fe+CuSO4═FeSO4+Cu。(3)溶液B中所含的溶质是没有反应的Al2(SO4)3、反应生成的FeSO4;固体A的成分是反应生成的Cu、过量的Fe。(4)Ⅱ中加入过量的稀硫酸的目的是使铁完全反应。11.废旧电路板中主要含有塑料、铜和锡(Sn)等,为实现对锡的绿色回收,设计如下工艺流程:已知:Sn+SnCl4=2SnCl2(1)塑料属于(填“有机物”或“无机物”)。(2)SnCl2中锡元素的化合价是。(3)铜的金属活动性比锡的(填“强”或“弱”);固体A中一定含有的金属元素是。(4)写出步骤②发生反应的化学方程式,其反应类型是。(5)相比于直接焚烧废旧电路板回收金属,该工艺的主要优点是(回答一点)。【答案】(1)有机物;(2)+2价;(3)弱;铜;(4)2SnCl2Sn+SnCl4;分解反应;(5)减轻了环境污染,回收了金属资源等。【解析】(1)塑料是含碳化合物且具有有机物的性质,所以属于有机物。(2)SnCl2中氯元素为﹣1价,根据化合物中正负化合价的代数和为零可得,锡元素的化合价是+2价。(3)由于步骤①生成了铜和SnCl2,说明铜不能和SnCl2反应,所以铜的金属活动性比锡的弱;则固体A中一定含有的金属元素是铜。(4)步骤②是SnCl2在通电的条件下生成锡和SnCl4,所以发生反应的化学方程式2SnCl2Sn+SnCl4,形式为一变多,符合分解反应的特征,属于分解反应。(5)相比于直接焚烧废旧电路板回收金属,该工艺的主要优点是减轻了环境污染,回收了金属资源等。12.解决环境问题需要科技进步,如CO2含量不断升高,使全球气候问题日趋严重,科学家认为,人类不仅要努力减少CO2的排放,更重要的是将CO2转化为有用物质。(1)利用NaOH溶液来“捕捉”CO2,并将CO2储存或利用,流程如下图(部分条件及物质未标出)。下列有关该过程的叙述正确的是___________。A.该过程可实现CO2零排放B.该过程只有1种物质可以循环利用C.分离室中分离物质的操作是过滤D.该过程至少发生了4个化学反应(2)将CO2转化为化工原料乙烯(C2H4),其反应的微观过程如图所示:请写出上述反应的化学方程式______________________________________。【答案】(1)CD;(2)2CO2+6H2C2H4+4H2O。【解析】本题主要考查“捕碳”技术的工艺流程。(1)根据流程图可以看出,该过程只是减少了CO2的排放,并没有实现CO2零排放,A错误;该过程中可循环的使用的物质有高温反应炉中生成的氧化钙和反应分离室里过滤后的氢氧化钠,B错误;反应分离室是把反应室内生成的碳酸钙沉淀和氢氧化钠溶液分离开,因而该操作为过滤,C正确;该过程中至少发生了以下几个化学反应,分别是捕捉室内:CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,反应室内:CaO+H2O=Ca(OH)2、Na2CO3+Ca(OH)2=2NaOH+CaCO3↓,高温反应炉内:CaCO3CaO+CO2↑,故D正确。(2)根据微观示意图可知:参加反应的物质的化学式分别是CO2和H2,反应后生成的物质的化学式为C2H4和H2O,该反应是在有催化剂并加热的条件下完成的。13.某电镀厂排放的污水中含有CuSO4.FeSO4和ZnSO4,为减少水污染及节约成本,回收重要物质硫酸锌、金属铁和铜,设计如下图所示流程。回答下列问题:(1)固体b的成分是。(2)上述流程的四个操作中,有一个和其它三个不同,它是。(3)过程Ⅱ中可加入的物质有两种,它们是。过程Ⅲ中一定发生的化学反应方程式为。(4)上述物质中含有锌元素的是。【答案】(1)锌、铁、铜;(2)④;(3)稀硫酸或是硫酸铜;Zn+FeSO4=ZnSO4+Fe;(4)abcdf。【解析】因为锌比铜和铁活泼,所以能把硫酸铜、硫酸亚铁中的铜、铁置换出来。锌能和稀硫酸反应生成硫酸锌,铁能与稀硫酸反应生成硫酸亚铁,铜不能和稀硫酸反应,从而把铜分离出来,硫酸锌溶液经过蒸发得到硫酸锌固体。(1)固体b中含有锌、铁和铜。(2)操作①②③是过滤,操作④是蒸发。(3)要分离出铜,可以加入稀硫酸或是硫酸铜溶液的方法,得到的滤液中含有硫酸亚铁和硫酸锌,要分离出硫酸锌和铁,可以加入金属锌,锌能与硫酸亚铁反应生成硫酸锌和铁,故填:稀硫酸或是硫酸铜,Zn+FeSO4=ZnSO4+Fe。(4)a是锌,b中含有锌,c中含有硫酸锌,d中含有硫酸锌,e中含有的是铁,f是硫酸锌固体,故填:abcdf。14.某工厂生产硼砂产生的固体废料,主要含有MgCO3、CaCO3、SiO2、Al2O3和Fe2O3等,其中MgCO3质量分数为63%。回收镁的工艺流程如下:(1)“酸浸”时MgCO3发生反应的化学方程式为_________________________________________。(2)“调pH”前滤液I的pH________7(填“>”或“<”)。(3)滤液Ⅲ中可回收的主要物质______________(填化学式)。(4)已知固体废料质量为m,理论上可生产Mg(OH)2的质量为______________。(5)某BaCO3中混有SiO2杂质,简述提纯该BaCO3的实验操作:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【答案】(1);(2)<;(3);(4);(5)向样品中加入适量盐酸至不再产生气泡,过滤除去固体杂质SiO2,向滤液中加入适量的碳酸钠溶液至刚好不再产生沉淀,过滤,洗涤固体,烘干,得到碳酸钡固体【解析】根据硫酸和碳酸镁的反应;酸的溶液显酸性;硫酸、硫酸镁、硫酸铝、硫酸铁和氢氧化钠反应;质量守恒定律的计算;实验设计分离提纯,进行分析作答。(1)“酸浸”时MgCO3和硫酸发生反应,其化学方程式为;(2)“调pH”前滤液I是酸浸之后产生的,会有硫酸,所以pH<7;(3)酸浸之后,滤液I中的溶质有硫酸、硫酸镁、硫酸铝和硫酸铁,硫酸先和氢氧化钠反应产生水和硫酸钠;硫酸铝和硫酸铁和氢氧化钠反应产生氢氧化铝沉淀、氢氧化铁沉淀和硫酸钠;然后是硫酸镁和氢氧化钠反应产生氢氧化镁沉淀和硫酸钠,所以滤液Ⅲ中可回收的主要物质是硫酸钠,其化学式为;(4)固体废料中MgCO3质量分数为63%;根据质量守恒定律,碳酸镁中的镁元素全部转化为Mg(OH)2;设可生产Mg(OH)2的质量为x,则:,解得;(5)从流程图中知道,SiO2不能和酸反应,BaCO3中和硫酸会产生难溶于酸的硫酸钡,BaCO3与盐酸反应生成氯化钡、水和二氧化碳,所以用盐酸进行反应。提纯该BaCO3的实验操作:向样品中加入适量盐酸至不再产生气泡,过滤除去固体杂质SiO2,向滤液中加入适量的碳酸钠溶液至刚好不再产生沉淀,过滤,洗涤固体,烘干,得到碳酸钡固体。15.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:亚铁晶体的流程如下:已知:铁与硫酸铁反应的化学方程式为。(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=

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