高中化学教材中的十大工艺流程解读(1)

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高中化学教材中的十大工艺流程解读1．从铝土矿中提炼铝流程Ⅰ(1)涉及反应(写出并配平化学方程式)(2)问题探讨(思考并回答问题)①步骤①加入过量盐酸后的实验操作是什么？提示：过滤。②步骤②能否用氨水代替NaOH溶液？提示：不能；原因是Al3＋与过量氨水反应生成Al(OH)3沉淀，达不到分离Al3＋、Fe3＋的目的。③步骤③中若将CO2的量改为“少量”，得到的产物还是NaHCO3吗？提示：不是NaHCO3而是Na2CO3。    流程Ⅱ(1)涉及反应(2)问题探讨①步骤②中将盐酸改为“CO2”合适吗？为什么？提示：不合适；因为过量CO2与NaAlO2、Na2SiO3反应生成Al(OH)3和H2SiO3沉淀，达不到分离SiO2和AlO2－的目的。②步骤③中将氨水改为“NaOH溶液”合适吗？提示：不合适；因为Al(OH)3能溶于NaOH。③冶炼金属铝能否用氯化铝代替氧化铝？提示：不能；因为AlCl3属于共价化合物。2．硅的制备(1)涉及反应(2)问题探讨①步骤①中石英砂与焦炭高温下反应时为什么要隔绝空气？提示：高温下，焦炭和空气中的O2发生反应。②用石英砂和焦炭制备粗硅的反应中，焦炭的作用是什么？提示：提供能量，作还原剂。③粗硅与HCl完全反应后，经冷凝得到的SiCl4(沸点57.6 ℃)中混有少量的SiHCl3(沸点33 ℃)，提纯SiCl4采用的方法是什么？提示：蒸馏。④由SiO2与C高温下反应得到的粗硅中可能含有什么杂质？提示：SiO2、C、SiC等。3．氯碱工业(1)涉及反应(2)问题探讨①食盐中含有Ca2＋、Mg2＋、SO42－等杂质离子，如何设计实验方案除去这些杂质离子？②工业上电解食盐水制烧碱时，食盐水为什么必须要精制？提示：精制食盐水的目的是除去食盐水中的Ca2＋、Mg2＋、SO42－等杂质离子，以防Mg2＋与OH－结合生成Mg(OH)2堵塞隔膜电解槽中的隔膜，造成电解失败。③用惰性电极电解饱和食盐水时，为什么要用隔膜把电解槽分成阳极室、阴极室？提示：电解时，阳极产生Cl2，阴极产生H2，若无隔膜，二者混合光照时会发生爆炸，隔膜的作用是将H2和Cl2隔开，以防发生危险。④步骤③制取漂白粉时是将Cl2通入澄清石灰水中吗？提示：不是；原因是澄清石灰水中Ca(OH)2的含量低，不适合工业大量生产，应改为石灰乳。            4．工业上利用黄铁矿(FeS2)制取硫酸(1)涉及反应(2)问题探讨①煅烧黄铁矿要在沸腾炉中进行，其中矿石要粉碎，从炉底鼓入空气，炉中的粉末状固体就像沸腾的液体一样，煅烧时为什么要将矿石粉碎成粉末状？提示：增大矿石和氧气的接触面积，提高燃烧效率。②在接触室中通入过量的氧气，能否将SO2全部转化成SO3?提示：不能；原因是SO2催化氧化成SO3的反应是可逆反应。③依据化学反应速率和化学平衡原理，增大压强对SO2催化氧化成SO3的反应是十分有利的，而工业生产上为什么不采用高压而采用常压下进行反应？提示：常压下，SO2催化氧化成SO3的转化率已经很高，增大压强，即增加了设备的投资，得不偿失。④吸收塔中发生的是SO3与水的反应，为什么吸收SO3气体时用98%的浓硫酸而不用水吸收？提示：用水吸收SO3易形成硫酸的酸雾，影响吸收效率。⑤硫酸工厂的尾气中含有大量的SO2，写出用氨水吸收SO2的化学方程式。提示：SO2＋NH3·H2O=NH4HSO3，2NH3·H2O＋SO2=(NH4)2SO3＋H2O。  5．工业制硝酸(1)涉及反应(2)问题探讨①步骤③吸收塔中为什么NO2被水吸收过程中要补充一定量的空气？提示：因NO2与水反应生成HNO3时只有的NO2转化成HNO3，通入空气的目的是使NO2与O2作用完全转化成HNO3，方程式为4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3。②工业制硝酸时，能否将工业尾气直接排入大气中？工业尾气中有害气体的主要成分是什么？提示：不能；NO和NO2。③已知：①NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O②2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O硝酸工厂的尾气可用NOx(NO与NO2的混合气体)表示，用NaOH溶液可吸收尾气，为使NOx完全被NaOH溶液吸收x的取值范围是什么？如何操作才能保证NOx完全被NaOH溶液吸收？提示：1.5≤x＜2；通入一定量的空气(或O2)后，再被NaOH溶液吸收。 6．工业上制纯碱(1)涉及反应(2)问题探讨①工业制纯碱时为什么先通入NH3后通入CO2?提示：NH3在水中的溶解度大，形成的NH3·H2O呈碱性，更容易吸收CO2，得到更多的NaHCO3；若先通入CO2，得到的HCO浓度小，不利于NaHCO3的生成。②工业上制备的纯碱中可能混有哪些杂质？提示：依据制备反应：NH3＋H2O＋CO2＋NaCl=NaHCO3↓＋NH4Cl可知混有的杂质为NACl和NH4Cl。③“碳酸化”后过滤获得的物质是什么？提示：NaHCO3。④过滤得到的母液为NH4Cl，加入熟石灰获得循环使用的物质是什么？提示：NH3。⑤设计实验证明纯碱产品中混有NaCl?提示：取少量样品于一试管中，加水配成溶液，加入足量硝酸酸化的AgNO3溶液，若有白色沉淀生成说明纯碱样品中混有NaCl。7．从工业废水中回收硫酸亚铁和铜的工艺流程工业废水中含有大量的FeSO4，较多的Cu2＋和少量的Na＋。为了减少污染并变废为宝，回收硫酸亚铁和金属铜的工艺流程如下。(1)涉及反应(2)问题探讨①步骤②中加入过量稀H2SO4的目的是什么？提示：除去Cu中残留的铁。②步骤①中如何将Fe、Cu与FeSO4溶液分离？提示：过滤。③步骤③中如何从FeSO4溶液中获得硫酸亚铁晶体？提示：将FeSO4溶液加热浓缩、冷却结晶，过滤得FeSO4·7H2O。     8．从海水中提取镁(1)涉及反应(2)问题探讨①步骤③中加热MgCl2·6H2O制取无水MgCl2时，为什么要在HCl的气流中进行？提示：防止MgCl2水解。②从海水中提取镁的工艺流程中，涉及哪些反应类型？提示：分解反应、复分解反应、氧化还原反应。③步骤④用电解法冶炼镁时，能否用MgO代替MgCl2?提示：不能；原因是MgO的熔点高，浪费能源。     9．从海水中提取溴(1)涉及反应(2)问题探讨①从海水中提取溴的工艺流程中为什么要设计两步(步骤①、④)将Br－氧化，Br2的过程？提示：将溴富集。②步骤⑤蒸馏的过程中，温度应控制在80～90℃，温度过高或过低都不利于生产，请解释原因。提示：温度过高，大量水蒸气随溴排出，溴蒸气中水量增加，温度过低，溴不能完全蒸出，回收率低。③步骤②中用热空气吹出的溴也可以用饱和Na2CO3溶液吸收溴，写出反应过程的化学方程式。提示：Br2＋H2O=HBr＋HBrO，Na2CO3＋2HBr=2NaBr＋H2O＋CO2↑。      10．海带中碘的提取(1)涉及反应：2I－＋Cl2=I2＋2Cl－(2)问题探讨①步骤①灼烧海带时，除需要三脚架外，还需要用到的实验仪器是________(从下列仪器中选出所需的仪器，将标号字母填写在空白处)。A．烧杯　　　　　　B．坩埚　　　　C．表面皿        D．泥三角       E．酒精灯 F．干燥器提示：B、D、E②步骤⑤的目的是从含碘苯溶液中分离出单质碘和回收苯，该步骤的实验操作名称是什么？提示：蒸馏。③步骤④中，某同学选择苯来提取碘的理由是什么？提示：苯与水互不相溶，碘在苯中的溶解度比在水中的大，苯与水溶液易分层。④设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘的简单方法。提示：取少量提取碘后的水溶液于试管中，加入几滴淀粉溶液，若溶液变蓝，说明还有单质碘；若溶液不变蓝，说明溶液不含碘。