题型14 工艺流程题之回收利用流程-中考化学二轮复习题型专练（解析版）

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。【典例精讲】1.2021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】

金属

大

CO2

蓝

过滤

引流

（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。2.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。3.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。4．“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】

I2

H2

【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：。5.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。6.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。【模考精练】1.我国计划在2030年前实现“碳达峰”，在2060年前实现“碳中和”。下图是一种实现二氧化碳转化为重要原料二甲醚（化学式为C2H6O）的途径。(1)转化①是二氧化碳与一种常见的单质反应生成甲醇和水，这种单质的名称为_______；实验室制取该单质的化学方程式为________。(2)转化②是甲醇发生分解反应生成二甲醚和水，其中两种生成物的分子个数之比为______。【答案】(1)氢气(2)1:1【解析】(1)根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类、原子的种类和数目不变，可知加入的单质是氢气，实验室用锌和稀硫酸制取氢气，化学方程式为。(2)根据化学方程式，可知反应中生成的二甲醚和水的分子个数比为1:1。2.工业上利用下列工艺不仅能消除SO2，还可以制取氢气。(1)“膜反应器”中发生化学反应的反应类型是____。(2)流程中能被循环利用的物质是____。【答案】分解反应I2【详解】（1）由图可知，“膜反应器”中HI在500℃条件下分解为氢气和I2，该反应符合“一变多”的特点，属于分解反应；（2）由图可知，I2既是反应物，又是生成物，可以循环利用。3.含硫煤燃烧会产生SO2造成大气污染，某工厂设计了如下工艺流程，防治污染的同时可以得到化工产品。（1）该流程中可得到化工产品是_________；（2）流程中步骤①涉及的化学反应方程式为：_________；（3）该工艺流程中可以循环使用的物质是_________。【答案】H2SO4【详解】（1）根据流程图可以看出，将二氧化硫最终转化为了硫酸，所以得到的化工产品为硫酸；故答案为：H2SO4。（2）反应物目前为硫酸铁和二氧化硫，生成物为硫酸亚铁和硫酸，硫酸中含有氢元素，所以反应物也需要含有氢元素的反应物，存在氢元素只有水，所以反应为二氧化硫、水与硫酸铁反应生成硫酸亚铁和硫酸，书写化学方程式注意配平；故答案为：。（3）在①中有硫酸铁参与反应，在②后有硫酸铁生成，因此硫酸铁可以循环使用；故答案为：。4.下面是废铜电路板中铜的回收及废液处理的流程图：（1）步骤①中发生的了以下反应Cu+2X=2FeCl2+CuCl2，则X的化学式为__．（2）操作a的名称是__，进行该操作所需的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、__．（3）步骤③中发生反应的化学方程式为__．【答案】FeCl3过滤漏斗Fe+2HCl═FeCl2+H2↑【详解】（1）化学反应前后，元素种类不变，原子种类和总个数都不变，由Cu+2X=2FeCl2+CuCl2可知，反应前后铜原子都是1个，反应后铁原子是2个，反应前应该是2个，包含在2X中，反应后氯原子是6个，反应前应该是6个，包含在2X中，因此X的化学式为FeCl3；（2）操作a的名称是过滤，进行该操作所需的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗；（3）步骤③中，铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，发生反应的化学方程式为：Fe+2HCl═FeCl2+H2↑。5.为改善空气质量，降低污染物排放，我省某火力发电厂采用高速雾化方法处理燃煤的烟尘尾气，并将尾气中的二氧化碳转化为副产品石膏.简易流程如下，请回答以下问题（1）写出流程中一种氧化物的名称:____（2）步骤①是二氧化碳与水进行的反应，反应类型是:______，步骤③中操作A的名称是____（3）写出步骤②的化学反应方程式_____（4）煤电发展为工农业生产和人们生活提供电力保障，但产生的大气污染严重影响空气环境，请从能源的利用角度，提出一条合理性建议____【答案】二氧化碳或者二氧化硫化合反应过滤开发新能源【详解】（1）氧化物含有两种元素，其中一种为氧元素，因此可以是二氧化碳或者二氧化硫；故答案为：二氧化碳或者二氧化硫。（2）两种反应物生成一种，所以属于化合反应，二氧化碳和水反应生成碳酸；固液分离常采用过滤；故答案为：化合反应；过滤。（3）亚硫酸与氢氧化钙反应生成亚硫酸钙沉淀和水；故答案为：。（4）减少煤炭使用即可，因此可以大力开发新能源；故答案为：开发新能源。6．某废酸液主要含H2SO4和FeSO4，研究人员利用CaCO3消耗部分酸，再加入廉价的电石渣（主要成分为CaO），通过一系列操作可得到磁性铁，成本较低且有利于保护环境。工艺流程如下：(1)操作I的名称为______，该操作中玻璃棒的作用为______。(2)电石渣转化为石灰乳的过程会______（填“吸收”或“放出”）热量，反应的化学方程式为__________________，其基本反应类型为______。(3)“沉铁”过程中，溶液中的FeSO4和石灰乳中的Ca（OH）2发生复分解反应，其反应方程式为______。(4)磁性铁是铁的一种氧化物，且为磁铁矿的主要成分，其化学式为______。(5)研究发现，“沉铁”后，溶液的pH对磁性铁产率的影响如下表。欲获得高的产率，最适宜的pH为______。溶液的pH6.06.57.07.58.09.0产物颜色黄褐色黄褐色较黑很黑很黑灰黑色产率（%）43.950.686.293.092.391.6【答案】(1)过滤引流(2)放出CaO+H2O═Ca（OH）2化合反应(3)FeSO4+Ca（OH）2=Fe（OH）2↓+CaSO4(4)Fe3O4(5)7.5【解析】(1)操作I是分离固体和液体，故是过滤；该操作中玻璃棒的作用为引流；(2)电石渣（主要成分为CaO），氧化钙与水反应生成氢氧化钙，并放出大量的热量；电石渣转化为石灰乳的过程发生的反应是氧化钙和水反应生成氢氧化钙，化学方程式为：CaO+H2O═Ca（OH）2；该反应属于化合反应；(3)“沉铁”过程中，溶液中的FeSO4和石灰乳中的Ca（OH）2发生复分解反应，该反应的化学方程式：FeSO4+Ca（OH）2=Fe（OH）2↓+CaSO4；(4)磁铁矿的主要成分是四氧化三铁，化学式为Fe3O4；(5)由表格信息可知，若要获得高的产率，最适宜的pH是7.5，pH较低时产率较低的主要原因是酸性较强时，产物会被酸溶解。7.为实现废弃物的循环利用。常将煤燃烧时产生的粉煤灰（主要成分为Al2O3、SiO2及少量Fe2O3、FeO等）为原料制取Al2O3.其部分工艺流程如图所示：【查阅资料】①SiO2既不溶于水也不溶于酸：②H2O2能把Fe2+氧化成Fe3+(1)滤渣的主要成分是_________（填化学式）(2)在“酸浸“过程中Al2O3与稀盐酸反应的化学方程式_________。(3)溶液中金属离子生成氢氧化物沉淀的pH范围如下：Al（OH）3Fe（OH）2Fe（OH）3开始沉淀时的pH3.77.52.2完全沉淀时的pH4.79.03.2①H2O2氧化的作用是：__________。②沉淀氢氧化铁最合适的pH值范围是：__________，写出相关的化学方程式为__________。(4)煅烧时发生的反应为：______(5)该流程中可循环利用的物质为__________。(6)高温烧结的Al2O3，又称人造刚玉，可用于制机械轴承、耐高温坩埚、高强度陶瓷等。由此可推知Al2O3性质为__________（任写一种）。【答案】(1)SiO2(2)(3)将亚铁离子氧化为铁离子3.2＜pH＜3.7(4)6HCl(5)HCl(6)硬度大、耐高温【解析】(1)向粉煤灰中加入稀盐酸，氧化铝和稀盐酸反应生成氯化铝和水，氧化铁和稀盐酸反应生成氯化铁和水，氧化亚铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和水，二氧化硅和稀盐酸不反应，故滤渣的主要成分是二氧化硅，化学式为：SiO2；(2)在“酸浸“过程中，氧化铝和稀盐酸反应生成氯化铝和水，该反应的化学方程式为：；(3)①过氧化氢具有氧化性，可将亚铁离子完全氧化为铁离子；②沉淀氢氧化铁，把铁离子完全转化为沉淀，而铝离子不能形成沉淀，故最合适的pH值范围是：3.2＜pH＜3.7；氯化铁和氢氧化钠反应生成氢氧化铁和氯化钠，该反应的化学方程式为：；(4)根据质量守恒定律，化学反应前后，原子的种类和数目不变，反应物中含Al、Cl、H、O的个数分别是2、6、24、12，生成物中含Al、Cl、H、O的个数分别是2、0、18、12，故生成物中还应含6个Cl、6个H，故应填：6HCl；(5)由以上分析可知，煅烧时，生成了氯化氢，故氯化氢既是反应物，又是生成物，可以循环利用；(6)氧化铝可用于制机械轴承、耐高温坩埚、高强度陶瓷等，可推知氧化铝硬度大，耐高温。8.硫酸铜晶体常用作农业和渔业的杀虫剂、杀菌剂。以下是由废铜料（含铁）生产硫酸铜晶体的流程。已知：。(1)B的化学式为_______。(2)②的反应基本类型为_______；反应③的化学方程式为_______。(3)从环保和经济的角度分析，对比途径I、Ⅱ，途径I的优点有：______（答出一条即可）。【答案】(1)CuO(2)化合反应CuO+H2SO4=CuSO4+H2O(3)污染小/硫酸的利用率高【解析】(1)黑色固体为金属铜在加热条件下与氧气化合生成的氧化铜，故填：CuO；(2)反应②是铜和氧气加热生成氧化铜，符合“多变一”的特点，属于化合反应，反应③制备硫酸铜，试剂X为稀硫酸，即氧化铜与稀硫酸反应生成硫酸铜和水，反应的化学方程式为CuO+H2SO4=CuSO4+H2O，故填：化合反应；CuO+H2SO4=CuSO4+H2O；(3)途径II中产生二氧化硫气体不但会产生污染，而且会使部分硫酸因转化成二氧化硫而造成转化率不高，所以对比途径I、Ⅱ，途径I的优点有：污染小，硫酸的利用率高，故填：污染小或硫酸的利用率高。9.黄铜矿（主要成分CuFeS2）经初步处理后，所得溶液中的溶质为Fe2（SO4）3、CuSO4及H2SO4.某同学通过废铁屑与所得溶液反应，制取还原铁粉并回收铜。主要步骤如图所示：(1)操作1的名称是___________，此操作中所用到的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯和___________，其中玻璃棒所起的作用是___________。(2)Fe2（SO4）3与铁反应的化学方程式：，其中x、y、z为化学计量数，z的值为___________。(3)步骤I中，生成气体的化学方程式：___________。(4)步骤Ⅱ中，废铁屑含有少量铁锈，对产物的成分没有影响，原因是___________。(5)步骤Ⅲ中加入一种可溶性试剂可实现其转化，从复分解反应发生的条件分析，该试剂可以是___________（填化学式）。(6)隔绝空气进行“焙烧”，铁元素的转化途径是，实际作还原剂的是CO。写出“焙烧”过程中各步反应的化学方程式：①：②___________。【答案】(1)过滤漏斗引流(2)3(3)(4)铁锈会和过量的稀硫酸反应生成硫酸铁和水，然后硫酸铁和铁反应生成硫酸亚铁(5)H2SO4（合理即可）(6)【解析】（1）操作Ⅰ是将不溶物和溶液分离，则该操作为过滤，故填过滤；过滤使用的玻璃仪器为玻璃棒、烧杯、漏斗，其中玻璃棒用于引流，故填漏斗；引流；（2）根据质量守恒定律可知，反应前后原子数目和原子种类不变。根据化学方程式配平的方法，可知硫酸铁和铁反应生成硫酸亚铁的方程式为，则z的值为3，故填3；（3）溶液中含有硫酸铁、硫酸铜以及硫酸，步骤Ⅰ中加入铁粉后产生气体，则是硫酸和铁反应产生氢气，方程式为；（4）步骤Ⅰ中废铁屑含有少量铁锈，铁锈会和过量的稀硫酸反应生成硫酸铁和水，然后硫酸铁和铁反应生成硫酸亚铁，跟后续反应的反应物相同，所以对产物成分无影响。故填铁锈会和过量的稀硫酸反应生成硫酸铁和水，然后硫酸铁和铁反应生成硫酸亚铁；（5）溶液中含有硫酸铜、硫酸铁和硫酸，加入过量铁后，铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，所以不溶物中含有铜和过量的铁，所以需要去除铁，可以加入稀硫酸溶解铁，而铜不跟硫酸反应。故填H2SO4（合理即可）；（6）焙烧过程中氧化亚铁和一氧化碳在高温下生成铁和二氧化碳，方程式为，故填；10.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）“过滤Ⅱ”所得滤液中含有的主要离子有（填离子符号）____。（2）“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__（3）“酸溶”时所加硫酸溶液不宜过量太多的原因是_____【答案】Na+、SO42﹣、CO32﹣（不全不得分）否导致产品不纯避免制备产品消耗更多的碳酸钠。【详解】（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↑。经过滤I后得到的为多余的硫酸以及生成的硫酸镁的混合溶液，它们和过量碳酸钠反应，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﹣。故填：Na+、SO42﹣、CO32﹣。（2）“反应”步骤前后均有过滤，不能省去“过滤Ⅰ”只进行“过滤Ⅱ”，省去过滤Ⅱ会导致得到的产品因为混有二氧化硅而不纯，故填：不能：省去过滤Ⅱ会导致得到的产品因为混有二氧化硅而不纯。（3）“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