【特色专题专训】题型四 工艺流程图题 2025年中考化学总复习（福建专版）（含答案）

题型四　工艺流程图题
题型分析 —— 福建中考特色题型分析
　　此类题型主要考查内容:物质的性质、制备和用途;化学实验基本操作及名称;物质的除杂、分离、提纯等;从溶液中得到晶体的操作过程;化学方程式的书写,特别是根据信息书写化学方程式;定量计算;生产条件的控制方法和意义;工艺的安全性、经济性、绿色化等问题。
解题步骤:阅读题头(提取信息,明确目的);精读题干(弄懂原理,理解操作);浏览设问(寻找关键字,解决问题);最后对比分析,前后照应。
关注“箭头”:箭头进入的是投料(即反应物),出去的是生成物(包括主产物和副产物),必须遵循质量守恒定律。出线和进线均表示物料流向或操作流程,可逆线表示物质循环使用。
分析流程中的每一个步骤:反应物是什么 发生了什么反应 该反应造成了什么后果,对制造产品有什么作用 抓住一个关键点:一切反应或操作都是为获得产品而服务。
举例精讲 —— 福建中考特色题型突破
类型1 资源的综合利用和新能源的开发
我国科学家研发的“液态太阳燃料合成”项目的工艺流程如图所示:
下列说法错误的是 (　　)
A.该工艺有利于降低大气中CO2含量
B.该工艺能够有效利用太阳能
C.该工艺不仅合成甲醇(CH3OH),还可获得O2
D.合成装置里CO2中的氧元素全部转化到甲醇(CH3OH)中
类型2 工业尾气的处理
下图为模拟烟气处理,并得到轻质CaCO3的主要流程。已知SO2是酸性氧化物,化学性质与CO2相似。下列说法错误的是 (　　)
A.净化时发生反应的化学方程式:Ca(OH)2+SO2+O2CaSO4+H2O
B.净化时用石灰乳而不用石灰水,是为了充分吸收SO2
C.SO2通入紫色石蕊溶液,溶液变红
D.沉淀时应先通入NH3,再通入CO2
类型3二氧化碳的捕捉与利用
某工厂为实现“碳中和”目标,设计了一种“捕捉”CO2的减排方案,流程如图所示。下列说法不正确的是 (　　)
A.吸收器中,NaOH溶液用喷淋方式加入的目的是增大NaOH溶液与CO2的接触面积
B.分离器起的作用之一是过滤,实验室中过滤用到的玻璃仪器有玻璃棒、漏斗和烧杯
C.反应器中发生反应:CaCO3CaO+CO2↑
D.该工艺流程中,只有1种物质可循环利用
类型4 废液、废渣处理
回收利用废旧金属具有重要意义。某工厂废液样品中主要含硝酸锌和硝酸银,为了从废液中回收金属银和硝酸锌晶体,甲同学设计了以下实验流程图。下列说法正确的是 (　　)
A.操作Ⅰ是过滤,操作Ⅱ是蒸发结晶
B.Y可以是硫酸,也可以是盐酸
C.最终得到的硝酸锌晶体中的锌元素的质量等于废液中锌元素的质量
D.固体A中一定含有银,可能含有锌
类型5金属的冶炼
《天工开物》是我国古代一部科技巨著。书中介绍了锌的冶炼方法:将炉甘石(主要成分为ZnCO3)和煤炭饼装入炼锌罐,泥封后其底铺薪,发火煅红,制得锌后“冷定毁罐取出”。以下是模拟该过程的流程图:
资料:1.碳酸锌高温分解的反应原理与碳酸钙相似;
2.锌的熔点为419 ℃,沸点为907 ℃。
(1)流程中“粉碎”属于　　　　(选填“物理”或“化学”)变化。
(2)反应区内碳酸锌高温分解的化学方程式为　 　。
(3)冷凝区中将气态锌转化成液态锌,理论上该区应控制的温度范围是　　　　　　　　。
(4)“冷定”后方能“毁罐”取出,从化学变化角度解释其原因:　　　　　　　　　　　　。
类型6 物质的相互转化和制备
碳酸钠是重要的化工原料。早期曾以食盐、浓硫酸、木炭和石灰石为原料制取碳酸钠,具体工艺流程如图所示。我国化学工程专家侯德榜先生改进原有的制碱方法,发明了将制碱与制氨结合起来的“侯氏制碱法”,大大提高了原料的利用率。根据以上信息及工艺流程图判断,以下说法错误的是 (　　)
A.反应①属于复分解反应
B.该流程中产生的有害气体CO和HCl,可用水加以吸收处理
C.步骤③中“水浸”时需要搅拌,目的是加快碳酸钠的溶解速率
D.侯氏制碱法更符合“绿色化学”理念
题型专训
【基础作业】
1.(2024·福州模拟)空气经除尘、除二氧化碳和水的处理后,进行如图所示操作。下列说法正确的是 (　　)
A.氮气的沸点比氧气的低
B.100 g空气中含21 g氧气
C.氧气液化时分子体积变小
D.液态空气汽化过程放热
2.(2024·三明模拟)新型净水方法有离子交换法(已知阴阳离子通过交换膜树脂交换,阴离子和阳离子的电荷总数不变),其净水原理如图所示。下列分析正确的是 (　　)
A.经阳离子交换树脂交换,1个Mg2+能交换1个H+
B.经过阴离子交换树脂后,水中阴离子的总数减少
C.阴阳离子通过交换膜树脂交换后,H+和OH-结合为水分子
D.经过该方法净化后最终获得的液体的导电性将增强
3.(科技创新)现代工业使用生物浸出法炼铜,以黄铜矿(CuFeS2)为原料制备CuSO4的一种原理如图所示。下列说法不正确的是 (　　)
A.微生物在整个过程中所起的作用类似催化剂
B.FeSO4是中间产物,理论上最终将完全消耗
C.理论上每生成160 g CuSO4,需要消耗184 g CuFeS2
D.生物浸出法比传统火法炼铜更环保,适合推广
4.(2024·福州模拟)用Pt-Rh合金催化氧化NH3制NO,其反应的微观模型如图1所示,含氮生成物产率随反应温度的变化曲线如图2所示。下列关于该转化过程的说法不正确的是 (　　)
图1
图2
A.400 ℃时,生成的产物只有N2、NO
B.氨气与氧气的反应中,氢元素的化合价没有发生变化
C.Pt-Rh合金催化氧化NH3制NO,适宜的温度为800 ℃
D.化学反应前后Pt-Rh合金的质量和化学性质均未改变
5.(2024·宁德模拟)近代科学家利用铁的氧化物捕捉CO2的流程如图所示,下列说法错误的是 (　　)
A.该流程中可循环利用的物质是FeO
B.若A为黑色固体,则A为铁粉
C.该流程可以缓解温室效应
D.该流程有涉及分解反应
6.(2024·泉州模拟·绿色发展)研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与储存,过程如图所示。下列说法不正确的是 (　　)
A.整个流程最终实现太阳能转化为电能
B.反应Ⅰ属于分解反应,有三种物质生成
C.反应Ⅱ中H2O和SO2的化学计量数之比是2∶3
D.为达到目的,需不断向流程中补充S和H2O
7.(2024·南平模拟)我国海洋资源十分丰富。
(1)海水晒盐:海水晒盐的基本原理是　　　　结晶(选填“蒸发”或“降温”)。
(2)海水淡化:海水淡化可采用膜分离技术(如图1)对淡化膜右侧海水加压,水分子可以透过淡化膜进入左侧淡水池,而海水中的各种离子不能透过淡化膜,从而得到淡水。
图1
①这个变化属于　　　　　　(选填“物理变化”或“化学变化”)。
②从原理上看,该方法与实验室常用的　　　　操作原理相同。
③海水淡化时,若要生产出1 t淡水,则需要抽取2.5 t氯化钠质量分数为3.6%的海水作为“原水”。则海水淡化后的浓缩水中氯化钠的质量分数为　　　　。
(3)海水制镁:海水制镁工艺流程如图2。
图2
①步骤i中所用石灰乳的主要成分属于　　　(选填“酸”“碱”或“盐”)。
②写出步骤ii反应的化学方程式:　 　。
③步骤iii的能量转化形式为　　　　　　　　　　。
8.(2024·三明模拟·优秀传统文化)北宋沈括在《梦溪笔谈》中记载了用“苦泉水”(含硫酸铜的泉水)制取铜的方法,某兴趣小组成员进行了如图所示的实验模拟“苦泉水”制铜。(其他成分不参加反应)
(1)蒸发结晶时,玻璃棒的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,当蒸发皿中出现　　　　　　时,停止加热,利用余热蒸干剩余液体。
(2)该炼铜的原理是利用了铁的金属活动性　　　　(选填“强于”“相当于”或“弱于”)铜,其反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　,基本反应类型是　　　　　　。
(3)100 g溶质质量分数为8%的硫酸铜溶液含有硫酸铜的质量是　　　　　,若这硫酸铜中的铜被完全“提炼”出来,则制得的铜的质量为　　　　　　　。
9.(2024·厦门模拟)铜是人类较早发现和使用的金属之一。
(1)火法炼铜
目前世界上80%的原生铜是使用火法冶炼生产的。以辉铜矿(主要成分为Cu2S)为原料炼铜的主要流程如图所示。
①粉碎辉铜矿的目的是　 　。
②吹炼炉中主要反应的化学方程式为　　　　　　　　　,该反应属于　　　　　　(填基本反应类型)。
③该工艺烟气制酸系统能减缓的环境问题是　　　　 。
(2)湿法炼铜
①《梦溪笔谈》记载:“熬胆矾(硫酸铜)铁釜,久之亦化为铜”,其涉及的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②历史上遗留下来的铜制品比铁制品多。从物质性质的角度看,原因是　 　。
③与“火法炼铜”相比,湿法炼铜的优点是　　　　　　　　　　　　(写一点即可)。
【素养作业】
10.(2024·三明模拟)工业上用NO生产HNO3过程中的物质转化关系如图所示,其中反应②的化学方程式为3NO2+H2O2HNO3+NO。下列有关说法正确的是 (　　)
A.反应①中,参加反应的NO与O2的分子数之比为1∶2
B.转化过程中,只有氮元素的化合价发生变化
C.理论上,O2、H2O足量可以将NO全部转化为HNO3
D.工业上,30 kg NO可生产得到42 kg HNO3
11.(2024·泉州模拟)某铝土矿的主要成分是Al2O3,含少量SiO2、Fe2O3等杂质。从该铝土矿中提取铝可采用下图工艺流程(不考虑其他杂质参与反应)。已知:SiO2不溶于水且不与盐酸反应,Al(OH)3能与NaOH溶液反应,生成可溶性盐。
请回答下列问题:
(1)步骤①加盐酸前先将铝土矿粉碎的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,涉及的反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(写一个)。
(2)沉淀B是　　　　　　　　(写化学式)。
(3)步骤③中Al(OH)3加热生成两种氧化物,该反应属于　　　　(填基本反应类型)反应。
(4)工业上通过加入冰晶石使氧化铝的熔点从2050 ℃降低至1000 ℃左右,这一做法的意义是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案
例1　D　【解析】图示中合成装置中的反应为二氧化碳和氢气在一定条件下反应生成水和甲醇,消耗了二氧化碳,有利于降低空气中二氧化碳的含量;根据图示信息可知,太阳能电池板将太阳能转化为电能,进行电解水,故有效利用了太阳能;电解装置中产生了氧气,合成装置中生成了甲醇;合成装置中发生的反应为二氧化碳和氢气在一定条件下反应生成水和甲醇,水中含有氧元素,因此二氧化碳中的氧元素部分转化到甲醇中,部分转化到水中。
例2　A　【解析】净化时,氢氧化钙和二氧化硫、氧气反应生成硫酸钙和水,A项中化学方程式没有配平;石灰乳中含有的氢氧化钙多,能够保证二氧化硫被充分吸收;二氧化硫和水反应生成亚硫酸,能使紫色石蕊溶液变红;先通入氨气和水,两者反应生成氨水,氨水和硫酸钙反应生成硫酸铵和氢氧化钙,二氧化碳再和氢氧化钙反应生成碳酸钙和水。
例3　D　【解析】A.吸收器中,NaOH溶液用喷淋方式加入的目的是增大NaOH溶液与CO2的接触面积;B.分离器起的作用是分离碳酸钙固体和氢氧化钠溶液,类似过滤操作,实验室中过滤用到的玻璃仪器有玻璃棒、漏斗和烧杯;C.反应器中发生的反应是碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳;D.既是生成物又是反应物的物质可以循环利用,该工艺流程中,有氢氧化钠溶液、氧化钙两种物质可循环利用。
例4　A　【解析】操作 Ⅰ 是将不溶性固体从溶液中分离出来,操作 Ⅱ 是将溶液中的溶质分离出来,所以操作 Ⅰ 是过滤,操作 Ⅱ 是蒸发结晶;溶液C与硝酸钡溶液反应能生成硝酸锌,则C应为硫酸盐溶液,Y是硫酸,不可能是盐酸;反应过程中加入的过量的锌与硝酸银、稀硫酸发生了反应,最终得到的硝酸锌晶体中的锌元素的质量大于废液中锌元素的质量;X过量,固体A中一定含有银、锌。
例5　(1)物理
(2)ZnCO3ZnO+CO2↑
(3)419 ℃~907 ℃
(4)防止热的锌在空气中再被氧化
【解析】(1)流程中“粉碎”过程中只是物质的形状发生改变,没有新物质生成,属于物理变化。
(2)碳酸锌高温分解的反应原理与碳酸钙相似,则碳酸锌高温分解生成氧化锌和二氧化碳。
(3)由熔沸点可知,冷凝区中,锌由气态转化为液态,理论上该区应控制的温度要大于419 ℃,小于907 ℃。
(4)“冷定”后方能“毁罐”取锌,原因是防止热的锌在空气中再被氧化。
例6　B　【解析】反应①是氯化钠与浓硫酸在加热的条件下反应生成氯化氢气体和硫酸钠,该反应是两种化合物相互交换成分生成两种新的化合物的反应,属于复分解反应。该流程中产生的有害气体CO和HCl中,HCl极易溶于水,可用水吸收处理;CO难溶于水,不能用水吸收处理。碳酸钠易溶于水,硫化钙难溶于水,步骤③中“水浸”时需要搅拌,能加快碳酸钠的溶解速率。侯德榜改进原有的制碱方法,发明了将制碱与制氨结合起来的“侯氏制碱法”,大大提高了原料的利用率,更符合“绿色化学”理念。
题型专训
1.A　【解析】A.由氮气先从液态空气中蒸发出来可知,氮气的沸点比氧气的低,正确;B.氧气约占空气体积的21%,即100 L空气中含21 L氧气,错误;C.氧气液化时分子间的间隔变小,而分子体积不变,错误;D.液态空气汽化过程吸热,错误。
2.C　【解析】A.一个镁离子带2个单位的正电荷,一个氢离子带1个单位的正电荷,故经阳离子交换树脂交换,一个Mg2+能交换两个H+,错误;B.由图示可知,硝酸根离子、氯离子、硫酸根离子均被氢氧根离子交换,一个硫酸根离子带2个单位的负电荷,一个氢氧根离子带1个单位的负电荷,故一个硫酸根离子能交换两个氢氧根离子,一个硝酸根离子带1个单位的负电荷,一个氯离子带1个单位的负电荷,故一个硝酸根离子、一个氯离子均能交换一个氢氧根离子,故经过阴离子交换树脂后,水中阴离子总数增加,错误;C.由图示可知,阴阳离子通过交换膜树脂交换后,水中的阳离子全部是氢离子,阴离子全部是氢氧根离子,氢离子能与氢氧根离子结合生成水分子,正确;D.溶液导电性的强弱取决于离子浓度,离子浓度越大,溶液的导电性越强,经过该方法净化后最终获得的液体中离子数目减少,离子浓度减小,导电性减弱,错误。
3.B　【解析】A.微生物在整个过程中起催化作用,所起的作用类似催化剂,正确;B.根据图示可知,FeSO4是中间产物,可循环利用,总的反应过程可表示为CuFeS2+4O2CuSO4+FeSO4,理论上不会被完全消耗,质量还会增加,错误;C.根据图示可知,发生了三个化学反应:2S+3O2+2H2O2H2SO4、O2+2H2SO4+4FeSO42Fe2(SO4)3+2H2O、2Fe2(SO4)3+CuFeS2CuSO4+5FeSO4+2S,总的反应过程可表示为CuFeS2+4O2CuSO4+FeSO4,参加反应的CuFeS2和生成的硫酸铜的质量比为184∶160,则理论上每生成160 g CuSO4需要消耗184 g CuFeS2,正确;D.FeSO4的酸性溶液在微生物的作用下,只需少量的氧气就可以转化为Fe2(SO4)3,同时释放的能量还能供给微生物生长,如此循环,生物浸出法炼铜过程中没有产生污染,比火法炼铜更环保,适合推广,正确。
4.A　【解析】A.400 ℃时,生成的含有氮元素的产物有N2、NO,根据质量守恒定律,反应物中还含有氢元素,说明产物中还有其他物质,错误;B.反应物NH3中氢元素化合价为+1,生成物H2O中氢元素化合价为+1,故氢元素的化合价没有发生变化,正确;C.800 ℃时,生成的含有氮元素的产物主要是NO,所以适宜的温度为800 ℃,正确;D.Pt-Rh合金催化氧化NH3制NO,催化剂在化学反应前后的质量和化学性质均未改变,正确。
5.B　【解析】A.既是反应物,也是生成物的物质可以循环使用,该流程中可循环利用的物质是FeO,正确;B.化学反应前后,元素种类不变,若A为黑色固体,则A为炭粉,错误;C.该反应的过程中,消耗了二氧化碳,所以该流程可以缓解温室效应,正确;D.四氧化三铁在2300 K时分解生成氧化亚铁和氧气,属于分解反应,正确。
6.D　【解析】A.整个流程最终实现太阳能转化为电能,正确;B.反应Ⅰ属于分解反应,有三种物质生成,即硫酸分解生成水、二氧化硫和氧气三种物质,正确;C.反应Ⅱ中,二氧化硫和水在催化剂的作用下生成硫酸和硫,反应的化学方程式为3SO2+2H2OS↓+2H2SO4,由化学方程式可知,反应Ⅱ中H2O和SO2的化学计量数之比是2∶3,正确;D.反应过程中既有S、H2O的消耗,又有这些物质的生成,则不需要补充,错误。
7.(1)蒸发
(2)①物理变化　②过滤　③6%
(3)①碱　②Mg(OH)2+2HClMgCl2+2H2O
③电能转化为化学能
【解析】(1)海水晒盐的基本原理是蒸发结晶。
(2)①该过程中没有新物质生成,属于物理变化。②从原理上看,该方法与实验室常用的过滤操作原理相同。③海水淡化后的浓缩水中氯化钠的质量分数为×100%=6%。
(3)①步骤i中所用石灰乳的主要成分是氢氧化钙,氢氧化钙是由金属离子与氢氧根离子构成的化合物,属于碱。②由流程图可知,步骤ii发生的反应是氢氧化镁与盐酸反应生成氯化镁和水,反应的化学方程式为Mg(OH)2+2HClMgCl2+2H2O。③由流程图可知,步骤iii发生的反应是氯化镁在通电条件下分解生成镁和氯气,该反应过程能量转化形式为电能转化为化学能。
8.(1)搅拌,使液体均匀受热,防止液滴飞溅　较多固体
(2)强于　Fe+CuSO4Cu+FeSO4　置换反应
(3)8 g　3.2 g
【解析】(1)蒸发结晶时,玻璃棒的作用是搅拌,使液体均匀受热,防止液滴飞溅,当蒸发皿中出现较多固体时,停止加热,利用余热蒸干剩余液体。
(2)铁能从硫酸铜溶液中置换出铜,是因为铁的金属活动性比铜强,其反应的化学方程式为Fe+CuSO4Cu+FeSO4;该反应是由一种单质与一种化合物反应生成另一种单质与另一种化合物的反应,属于置换反应。
(3)100 g溶质质量分数为8%的硫酸铜溶液含有硫酸铜的质量是100 g×8%=8 g;根据反应的化学方程式Fe+CuSO4Cu+FeSO4可计算出制得的铜的质量为3.2 g。
9.(1)①增大反应物之间的接触面积,使反应更充分
②Cu2S+O22Cu+SO2　置换反应　③酸雨
(2)①Fe+CuSO4FeSO4+Cu　②铁的金属活动性比铜强,容易被腐蚀　③安全环保(合理即可)
【解析】(1)①粉碎辉铜矿的目的是增大反应物之间的接触面积,使反应更充分。②吹炼炉中反应为Cu2S和氧气在高温下反应生成铜和二氧化硫,该反应的化学方程式为Cu2S+O22Cu+SO2;该反应符合“一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物”的反应,属于置换反应。③火法炼铜工艺中烟气制酸系统能减少二氧化硫的排放,减缓的环境问题是酸雨。
(2)①“熬胆矾(硫酸铜)铁釜,久之亦化为铜”,其涉及的反应为铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,该反应的化学方程式为Fe+CuSO4FeSO4+Cu。②历史上遗留下来的铜制品远比铁制品多。从物质性质的角度看,原因是铁的金属活动性比铜强,易被腐蚀。③对比分析可知“湿法炼铜”的优点是操作简便,产物无污染(安全环保),节约能源,原料转化率高等。
10.C　【解析】A.反应①中一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮,反应的化学方程式为2NO+O22NO2,所以参加反应的NO与O2的分子数之比为2∶1,错误;B.转化过程中,氧元素的化合价从0变成-2,氮元素的化合价从+2变成+4,再由+4变成+5,所以氮、氧元素的化合价均发生变化,错误;C.反应①为2NO+O22NO2,反应②为3NO2+H2O2HNO3+NO,总反应为4NO+3O2+2H2O4HNO3,则理论上,O2、H2O足量可以将NO全部转化为HNO3,正确;D.根据总反应4NO+3O2+2H2O4HNO3,计算出30 kg NO可生产得到63 kg HNO3,错误。
11.(1)①增大反应物的接触面积,加快反应速率　Al2O3+6HCl2AlCl3+3H2O(或Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O)
(2)Fe(OH)3
(3)③分解
(4)节约能源(或降低氧化铝的熔点)
【解析】(1)步骤①加盐酸前先将铝土矿粉碎的目的是增大反应物的接触面积,加快反应速率;氧化铝与盐酸反应生成氯化铝和水,氧化铁与盐酸反应生成氯化铁和水,反应的化学方程式分别为Al2O3+6HCl2AlCl3+3H2O、Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O。
(2)氯化铝与氢氧化钠反应生成氢氧化铝沉淀,氯化铁与氢氧化钠反应生成氢氧化铁沉淀,由题干信息可知,Al(OH)3能与NaOH溶液反应,生成可溶性盐,因此沉淀B是Fe(OH)3。
(3)步骤③中Al(OH)3加热生成两种氧化物,该反应符合“一变多”的特点,属于分解反应。
(4)工业上通过加入冰晶石使氧化铝的熔点从2050 ℃降低至1000 ℃左右,这一做法的意义是节约能源或降低氧化铝的熔点。