Question

【題目】以下是兩個常見的工業流程，

流程一：從只含有CuSO4的廢液中回收金屬銅，并得到工業原料硫酸亞鐵，生產流程如下：

（1）加入過量的A物質，該A物質為______。操作a的名稱是 _______，操作a所用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、_________，操作a中玻璃棒的作用是 _______ 。

（2）寫出流程圖中的固體成分的化學式 ____ ，B的溶液中溶質的化學式 _______

流程二：如圖是兩種常用脫硫工藝中含硫物質的轉化路徑（部分產物已略），請回答下列問題：

（1）CaSO3中Ca、S、O元素的質量比是_______。

（2）已知原料NaOH的價格為2.9元/kg. 而Ca（OH）2的價格為0.36元/kg．兩種工藝中，處理相同質量的SO2，雙堿法所需的原料成本更低，其原因是______________。

【答案】 鐵 過濾 漏斗 引流 Fe和Cu H2SO4 5：4 : 6 雙堿法中通過反應II實現了NaOH的循環利用，減少了NaOH的用量 處理等量SO2，氫氧化鈣用量更少且價格便宜，所以雙堿法成本更低

【解析】流程一：只含有CuSO4的廢液中回收金屬銅，并得到工業原料硫酸亞鐵，所所加試劑是過量的鐵，反應方程式為Fe+CuSO4==FeSO4+Cu ，反應后得到是固體銅和鐵，溶液硫酸亞鐵溶液，過濾可將難溶固體與液體分離，所以應過濾，過濾用到的儀器有：燒杯、漏斗、玻璃棒、鐵架臺，其中，玻璃棒的作用是引流；將銅和鐵的混合物中的鐵除掉，得硫酸亞鐵和銅，所以應加入的試劑B為稀硫酸，因為.Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，而銅和酸不反應；流程二：（1）化合物中元素的質量比=（相對原子質量×原子個數）之比，CaSO3中Ca、S、O元素的質量比是40:32:3×16= 5：4 : 6；（2）Na2SO3 + Ca(OH)2 = CaSO3↓+2NaOH , 2NaOH+ SO2 == Na2SO3+ H2O；因此用雙堿法（氫氧化鈣和氫氧化鈉聯合使用）實現了NaOH的循環利用，減少了NaOH的用量 處理等量SO2，氫氧化鈣用量更少且價格便宜，所以雙堿法成本更低。

【題型】流程題
【結束】
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【題目】堿式碳酸鎂密度小，是橡膠制品的優良填料。其組成一般以xMgCO3·yMg(OH)2·zH2O表示。

【探究一】堿式碳酸鎂的制備

堿式碳酸鎂可用復鹽MgCO3·(NH4)2CO3·H2O作原料制備。取一定量的該復鹽放入三頸燒瓶中，并將三頸燒瓶放在恒溫水浴鍋中加熱（如下圖所示），按一定的液固比加入蒸餾水，開啟攪拌器同時加入預定的氨水，待溫度到達 40℃時開始分解，此時滴加鹵水（氯化鎂溶液）并繼續滴入氨水，保持10分鐘，一段時間后過濾洗滌，濾出的固體在120 ℃干燥得到堿式碳酸鎂產品。

回答下列問題：

（1）攪拌的目的是________。

（2）設計實驗檢驗堿式碳酸鎂中含有Cl－

實驗操作	實驗現象	實驗結論
①取樣溶解，向樣品溶液中滴加過量稀硝酸。 ②再向上述所得溶液加____溶液	現象①____； 現象②____；	含有 Cl－

【探究二】探究小組利用下圖測定xMgCO3·yMg(OH)2·zH2O組成。已知：

（1）堿石灰的主要成分為氫氧化鈉和生石灰，能吸收水蒸氣和二氧化碳；

（2）堿式碳酸鎂分解反應方程式為：xMgCO3·yMg(OH)2·zH2O === (x+y)MgO + xCO2↑+ (y+z) H2O

實驗步驟：

步驟1：檢查裝置的氣密性，將過濾、洗滌并干燥過的樣品置于平直玻璃管中。

步驟2：打開活塞K，鼓入空氣，一段時間后關閉，稱量相關裝置的質量。

步驟3：加熱裝置B直至裝置C中無氣泡產生。

步驟4：______（請補充該步操作內容）。

步驟5：稱量相關裝置的質量。

某同學在實驗過程中采集了如下數據：

A.反應前玻璃管的質量100.0 g B.反應后玻璃管與殘留固體總質量120.0 g

C.裝置C實驗后增重9.0 g D.裝置D實驗后增重17.6 g

回答下列問題：

（1）檢查整套實驗裝置氣密性：將裝置Ａ的左端、裝置Ｅ的右端分別接上導管，放入盛有水的燒杯中，打開活塞K，對裝置Ｂ用酒精燈微熱，若觀察到____，則氣密性良好；

（2）裝置A的作用是____，如果沒有裝置A，則測定得到xMgCO3·yMg(OH)2·zH2O中的z值____（填“偏大”、“偏小”、“無影響”），裝置C中的酸為___（寫名稱）；

（3）根據實驗測定的數據，求出堿式碳酸銅（xMgCO3·yMg(OH)2·zH2O）中x∶y∶z的最簡整數比是_（要求寫出過程）。

Answer 1

【答案】 反應物充分混合接觸，提高反應速率 產生氣泡 再向上述所得溶液加硝酸銀或AgNO3溶液 產生白色沉淀 打開活塞K，再次鼓入空氣 兩端導管口處均出現氣泡 吸收空氣中的水和二氧化碳防止干擾C、D裝置 偏大 濃硫酸 4：1：4

【解析】根據所學知識和題中信息知，（1）攪拌的目的是反應物充分混合接觸，提高反應速率。（2）設計實驗檢驗堿式碳酸鎂中含有Cl－。

實驗操作	實驗現象	實驗結論
①取樣溶解，向樣品溶液中滴加過量稀硝酸。 ②再向上述所得溶液加硝酸銀或AgNO3溶液	現象①產生氣泡； 現象②產生白色沉淀，銀離子與氯離子生成氯化銀白色沉淀；	含有 Cl－

【探究二】測定xMgCO3·yMg(OH)2·zH2O組成。（1）堿石灰的主要成分為氫氧化鈉和生石灰，能吸收水蒸氣和二氧化碳；（2）堿式碳酸鎂分解反應方程式為：xMgCO3·yMg(OH)2·zH2O (x+y)MgO + xCO2↑+ (y+z) H2O。步驟4：打開活塞K，再次鼓入空氣。測得數據：A、反應前玻璃管的質量100.0 g ；B、反應后玻璃管與殘留固體總質量120.0 g；C.裝置C實驗后增重9.0 g；D、裝置D實驗后增重17.6 g。（1）檢查整套實驗裝置氣密性：若觀察到兩端導管口處均出現氣泡，則氣密性良好。（2）裝置A的作用是吸收空氣中的水和二氧化碳防止干擾，堿石灰的主要成分為氫氧化鈉和生石灰，能吸收水蒸氣和二氧化碳。如果沒有裝置A，則測定得到xMgCO3·yMg(OH)2·zH2O中的z值偏大，空氣中有水蒸氣。裝置C中的酸為濃硫酸，具有吸水性。

（3）xMgCO3·yMg(OH)2·zH2O (x+y)MgO + xCO2↑+ (y+z) H2O

40(x+y) 44x 18(y+z)

120.0g﹣100.0g 17.6g 9.0g

＝ ＝

x∶y∶z＝4：1：4

點睛∶這是一道實驗探究題，濃硫酸具有吸水性；堿石灰的主要成分為氫氧化鈉和生石灰，能吸收水蒸氣和二氧化碳。為保證實驗的準確性，裝置兩端均裝有盛堿石灰裝置，以防空氣中二氧化碳和水進入，干擾實驗結果。