尹莉娟

(江蘇省宿遷市泗洪縣育才實(shí)驗(yàn)學(xué)校,江蘇 宿遷 223999)

工藝流程試題是近年來(lái)中考化學(xué)試題的特色之一.此類(lèi)試題就是將化工生產(chǎn)過(guò)程中的主要生產(chǎn)階段即生產(chǎn)流程用框圖形式表示出來(lái),并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關(guān)的化學(xué)知識(shí)步步設(shè)問(wèn),形成與化工生產(chǎn)緊密聯(lián)系的化工工藝試題[1].

1 分離、提純和除雜流程

例1 (2023·廣東廣州)制鹽在我國(guó)有著悠久的歷史.某鹽湖水樣品含有NaCl、Na2SO4及少量MgSO4和CaSO4,某小組從中獲取NaCl和Na2SO4的主要過(guò)程如圖1所示.

圖1 某鹽湖水樣品

(1)“除雜1”應(yīng)依次加入的兩種試劑是____、____,“除雜2”應(yīng)加入的試劑是____.[除雜限選試劑:HCl、HNO3、Na2CO3、Ca(OH)2]

(2)將“溶液A”在80 ℃蒸發(fā)濃縮,至有少量固體析出.①該小組分析溶解度曲線(xiàn)(如圖2所示),推測(cè)析出的少量固體是NaCl,但檢驗(yàn)后卻發(fā)現(xiàn)是Na2SO4.請(qǐng)做出合理解釋:____.

圖2 溶解度曲線(xiàn)

②該小組停止蒸發(fā)濃縮,經(jīng)____、過(guò)濾得到大量Na2SO4固體及母液;將母液中的NaCl分離出來(lái),操作是____.

(3)設(shè)計(jì)由硫黃(單質(zhì)硫)生產(chǎn)Na2SO4的轉(zhuǎn)化路徑,依次寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式:____.(提示:常見(jiàn)+4價(jià)硫的化合物可與O2化合生成+6價(jià)硫的化合物)

解析(1)樣品中含有的雜質(zhì)是硫酸鎂和硫酸鈣,可將硫酸鎂或硫酸鈣轉(zhuǎn)化為氯化鈉和硫酸鈉.從雜質(zhì)含有硫酸根離子可知,轉(zhuǎn)化為硫酸鈉較為容易,只需除去鎂離子和鈣離子,引入鈉離子即可.根據(jù)給出藥品,可以先加入過(guò)量氫氧化鈣,氫氧化鈣和硫酸鎂反應(yīng)生成硫酸鈣和氫氧化鎂沉淀,之后加入碳酸鈉,碳酸鈉和硫酸鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和硫酸鈉,氫氧化鈣和碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉.過(guò)濾濾液中有氯化鈉、硫酸鈉、碳酸鈉、氫氧化鈉.雜質(zhì)碳酸鈉、氫氧化鈉可以加入鹽酸轉(zhuǎn)化為氯化鈉,鹽酸和碳酸鈉反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳,氫氧化鈉和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉和水.

(2)①80 ℃硫酸鈉的溶解度大于氯化鈉的溶解度,如氯化鈉和硫酸鈉的質(zhì)量相等則氯化鈉先析出,但硫酸鈉先析出,則說(shuō)明溶液中硫酸鈉的含量比氯化鈉高,硫酸鈉先達(dá)到飽和析出.②硫酸鈉的溶解度隨溫度變化較大,40 ℃后隨溫度的降低溶解度降低較多,氯化鈉的溶解度隨溫度的變化改變較小.所以開(kāi)始經(jīng)降溫結(jié)晶,過(guò)濾得到大量硫酸鈉固體與母液.然后可以通過(guò)蒸發(fā)結(jié)晶的方法從母液中將氯化鈉分離出來(lái),操作時(shí)加熱蒸發(fā)溶劑至有較多晶體析出(溫度較高時(shí)硫酸鈉的溶解度又升高,不會(huì)因?yàn)榈蜏貢r(shí)飽和蒸發(fā)水而析出),趁熱過(guò)濾,洗滌,干燥.

答案:略

2 混合物成分確定流程

例2(2023·天津)某氯化鈉固體樣品中可能含有硫酸鈉、硝酸鋇、氯化鎂、硫酸銅和碳酸鈣中的一種或幾種.為確定其成分,取40 g固體樣品,按如圖3所示流程進(jìn)行實(shí)驗(yàn).

回答下列問(wèn)題:

(1)白色沉淀A的化學(xué)式為_(kāi)___;

(2)寫(xiě)出生成白色沉淀B的化學(xué)方程式____;

(3)固體樣品中除氯化鈉外,還一定存在____;

(4)已知實(shí)驗(yàn)中得到2 g白色沉淀A,2.33 g白色沉淀B,5.8 g白色沉淀C,則固體樣品中氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)___.

圖3 某氯化鈉固體樣品

142 233

1.42 g 2.33 g

95 58

9.5 g 5.8 g

答案:略

3 廢氣處理及空氣的利用

例3(2023·湖北宜昌)2023年5月30日,我國(guó)“神舟十六號(hào)”載人航天飛船成功發(fā)射.為保證宇航員正常的生命活動(dòng),空間站內(nèi)的空氣需與我們周?chē)目諝饨M成相近,主要采用如圖4所示循環(huán)系統(tǒng).

圖4 循環(huán)系統(tǒng)

(1)空間站內(nèi)空氣中含量最多且不會(huì)被宇航員消耗的氣體是____(填化學(xué)式,下同),補(bǔ)充氧氣的化學(xué)反應(yīng)有____(填序號(hào)).空間站用活性炭?jī)艋諝?是利用它的____性.

(2)反應(yīng)④的化學(xué)方程式是____;此系統(tǒng)中循環(huán)利用的物質(zhì)有____.

答案:略

4 工業(yè)生產(chǎn)流程

例4(2023·山西,節(jié)選)制作豆腐過(guò)程中用到了鹽鹵.鹽鹵是我國(guó)數(shù)千年來(lái)豆腐制作的傳統(tǒng)凝固劑,有較好的溶解性和凝固性,主要成分為氯化鈉(含量約2%～6%)和氯化鉀(含量約2%～4%)等.豆腐的制作流程如圖5所示,請(qǐng)結(jié)合圖文信息分析思考,解決問(wèn)題:

圖5 豆腐的制作流程

(1)研磨機(jī)將豆子研碎、研細(xì)的目的是____.

(2)煮漿器內(nèi)在煮沸過(guò)程中,可將有毒豆?jié){轉(zhuǎn)化為無(wú)毒豆?jié){,發(fā)生的主要變化是____.

(3)為加快凝固速度,當(dāng)把鹽鹵慢慢加入混合器時(shí),需進(jìn)行的操作是____.

(4)向鹽鹵中滴加AgNO3溶液,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___(寫(xiě)1個(gè)).

答案:略