高考化學(xué)一輪教材中的十大工藝流程解讀

高中化學(xué)教材中的十大工藝流程解讀1．從鋁土礦中提煉鋁說(shuō)明：下面兩個(gè)流程都有問(wèn)題，僅供參考。工業(yè)上是用堿溶法，沒(méi)有用酸溶法。而且堿溶法里面二氧化硅是與氫氧化鈉反應(yīng)生成鋁硅酸鈉沉淀而被除去。流程Ⅰ(1)涉及反應(yīng)(寫(xiě)出并配平化學(xué)方程式)①Al2O3＋HCl=2AlCl3＋3H2OFe2O3＋HCl=2FeCl3＋3H2O②AlCl3＋NaOH=NaAlO2＋3NaCl＋2H2OFeCl3＋NaOH=Fe(OH)3↓＋3NaClHCl＋NaOH=NaCl＋H2O③NaAlO2＋H2O＋CO2=Al(OH)3↓＋NaHCO3NaOH＋CO2=NaHCO3④Al(OH)3=Al2O3＋3H2O⑤Al2O3(熔融)=4Al＋3O2↑(2)問(wèn)題探討(思考并回答問(wèn)題)①步驟①加入過(guò)量鹽酸后的實(shí)驗(yàn)操作是什么？提示：過(guò)濾。②步驟②能否用氨水代替NaOH溶液？提示：不能；原因是Al3＋與過(guò)量氨水反應(yīng)生成Al(OH)3沉淀，達(dá)不到分離Al3＋、Fe3＋的目的。③步驟③中若將CO2的量改為“少量”，得到的產(chǎn)物還是NaHCO3嗎？提示：不是NaHCO3而是Na2CO3。流程Ⅱ(1)涉及反應(yīng)①Al2O3＋NaOH=2NaAlO2＋H2OSiO2＋NaOH=Na2SiO3＋H2O②Na2SiO3＋HCl=H2SiO3↓＋2NaClNaAlO2＋HCl=NaCl＋AlCl3＋2H2ONaOH＋HCl=NaCl＋H2O③AlCl3＋NH3·H2O=Al(OH)3↓＋NH4ClHCl＋NH3·H2O=NH4Cl＋H2O(2)問(wèn)題探討①步驟②中將鹽酸改為“CO2”合適嗎？為什么？提示：不合適；因?yàn)檫^(guò)量CO2與NaAlO2、Na2SiO3反應(yīng)生成Al(OH)3和H2SiO3沉淀，達(dá)不到分離SiO2和AlO的目的。②步驟③中將氨水改為“NaOH溶液”合適嗎？提示：不合適；因?yàn)锳l(OH)3能溶于NaOH。③冶煉金屬鋁能否用氯化鋁代替氧化鋁？提示：不能；因?yàn)锳lCl3屬于共價(jià)化合物。2．硅的制備(1)涉及反應(yīng)①SiO2＋C=Si＋CO↑②Si＋Cl2=SiCl4③SiCl4＋H2=Si＋4HCl(2)問(wèn)題探討①步驟①中石英砂與焦炭高溫下反應(yīng)時(shí)為什么要隔絕空氣？提示：高溫下，焦炭和空氣中的O2發(fā)生反應(yīng)。②用石英砂和焦炭制備粗硅的反應(yīng)中，焦炭的作用是什么？提示：提供能量，作還原劑。③粗硅與HCl完全反應(yīng)后，經(jīng)冷凝得到的SiCl4(沸點(diǎn)57.6℃)中混有少量的SiHCl3(沸點(diǎn)33℃)，提純SiCl4采用的方法是什么？提示：蒸餾。④由SiO2與C高溫下反應(yīng)得到的粗硅中可能含有什么雜質(zhì)？提示：SiO2、C、SiC等。3．氯堿工業(yè)(1)涉及反應(yīng)①2NaCl＋H2O=2NaOH＋H2↑＋Cl2↑②Cl2＋NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O③Cl2＋Ca(OH)2=CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O④H2＋Cl2=2HCl(2)問(wèn)題探討①食鹽中含有Ca2＋、Mg2＋、SO2－等雜質(zhì)離子，如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案除去這些雜質(zhì)離子？②工業(yè)上電解食鹽水制燒堿時(shí)，食鹽水為什么必須要精制？提示：精制食鹽水的目的是除去食鹽水中的Ca2＋、Mg2＋、SO2－等雜質(zhì)離子，以防Mg2＋與OH－結(jié)合生成Mg(OH)2堵塞隔膜電解槽中的隔膜，造成電解失敗。③用惰性電極電解飽和食鹽水時(shí)，為什么要用隔膜把電解槽分成陽(yáng)極室、陰極室？提示：電解時(shí)，陽(yáng)極產(chǎn)生Cl2，陰極產(chǎn)生H2，若無(wú)隔膜，二者混合光照時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸，隔膜的作用是將H2和Cl2隔開(kāi)，以防發(fā)生危險(xiǎn)。④步驟③制取漂白粉時(shí)是將Cl2通入澄清石灰水中嗎？提示：不是；原因是澄清石灰水中Ca(OH)2的含量低，不適合工業(yè)大量生產(chǎn)，應(yīng)改為石灰乳。4．工業(yè)上利用黃鐵礦(FeS2)制取硫酸(1)涉及反應(yīng)①FeS2＋O2=Fe2O3＋SO2②SO2＋O2=SO3③SO3＋H2O=H2SO4(2)問(wèn)題探討①煅燒黃鐵礦要在沸騰爐中進(jìn)行，其中礦石要粉碎，從爐底鼓入空氣，爐中的粉末狀固體就像沸騰的液體一樣，煅燒時(shí)為什么要將礦石粉碎成粉末狀？提示：增大礦石和氧氣的接觸面積，提高燃燒效率。②在接觸室中通入過(guò)量的氧氣，能否將SO2全部轉(zhuǎn)化成SO3?提示：不能；原因是SO2催化氧化成SO3的反應(yīng)是可逆反應(yīng)。③依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理，增大壓強(qiáng)對(duì)SO2催化氧化成SO3的反應(yīng)是十分有利的，而工業(yè)生產(chǎn)上為什么不采用高壓而采用常壓下進(jìn)行反應(yīng)？提示：常壓下，SO2催化氧化成SO3的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，增大壓強(qiáng)，即增加了設(shè)備的投資，得不償失。④吸收塔中發(fā)生的是SO3與水的反應(yīng)，為什么吸收SO3氣體時(shí)用98%的濃硫酸而不用水吸收？提示：用水吸收SO3易形成硫酸的酸霧，影響吸收效率。⑤硫酸工廠的尾氣中含有大量的SO2，寫(xiě)出用氨水吸收SO2的化學(xué)方程式。提示：SO2＋NH3·H2O=NH4HSO3，2NH3·H2O＋SO2=(NH4)2SO3＋H2O。5．工業(yè)制硝酸(1)涉及反應(yīng)①NH3＋O2=NO＋H2O②NO＋O2=NO2③NO2＋H2O=HNO3＋NO(2)問(wèn)題探討①步驟③吸收塔中為什么NO2被水吸收過(guò)程中要補(bǔ)充一定量的空氣？提示：因NO2與水反應(yīng)生成HNO3時(shí)只有的NO2轉(zhuǎn)化成HNO3，通入空氣的目的是使NO2與O2作用完全轉(zhuǎn)化成HNO3，方程式為4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3。②工業(yè)制硝酸時(shí)，能否將工業(yè)尾氣直接排入大氣中？工業(yè)尾氣中有害氣體的主要成分是什么？提示：不能；NO和NO2。③已知：①NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O②2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O硝酸工廠的尾氣可用NOx(NO與NO2的混合氣體)表示，用NaOH溶液可吸收尾氣，為使NOx完全被NaOH溶液吸收x的取值范圍是什么？如何操作才能保證NOx完全被NaOH溶液吸收？提示：1.5≤x＜2；通入一定量的空氣(或O2)后，再被NaOH溶液吸收。6．工業(yè)上制純堿(1)涉及反應(yīng)NH3＋H2O＋CO2＋NaCl=NaHCO3↓＋NH4Cl2NaHCO3=Na2CO3＋H2O＋CO2↑(2)問(wèn)題探討①工業(yè)制純堿時(shí)為什么先通入NH3后通入CO2?提示：NH3在水中的溶解度大，形成的NH3·H2O呈堿性，更容易吸收CO2，得到更多的NaHCO3；若先通入CO2，得到的HCO濃度小，不利于NaHCO3的生成。②工業(yè)上制備的純堿中可能混有哪些雜質(zhì)？提示：依據(jù)制備反應(yīng)：NH3＋H2O＋CO2＋NaCl=NaHCO3↓＋NH4Cl可知混有的雜質(zhì)為NACl和NH4Cl。③“碳酸化”后過(guò)濾獲得的物質(zhì)是什么？提示：NaHCO3。④過(guò)濾得到的母液為NH4Cl，加入熟石灰獲得循環(huán)使用的物質(zhì)是什么？提示：NH3。⑤設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明純堿產(chǎn)品中混有NaCl?提示：取少量樣品于一試管中，加水配成溶液，加入足量硝酸酸化的AgNO3溶液，若有白色沉淀生成說(shuō)明純堿樣品中混有NaCl。7．從工業(yè)廢水中回收硫酸亞鐵和銅的工藝流程工業(yè)廢水中含有大量的FeSO4，較多的Cu2＋和少量的Na＋。為了減少污染并變廢為寶，回收硫酸亞鐵和金屬銅的工藝流程如下。(1)涉及反應(yīng)①CuSO4＋Fe=FeSO4＋Cu②Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑(2)問(wèn)題探討①步驟②中加入過(guò)量稀H2SO4的目的是什么？提示：除去Cu中殘留的鐵。②步驟①中如何將Fe、Cu與FeSO4溶液分離？提示：過(guò)濾。③步驟③中如何從FeSO4溶液中獲得硫酸亞鐵晶體？提示：將FeSO4溶液加熱濃縮、冷卻結(jié)晶，過(guò)濾得FeSO4·7H2O。8．從海水中提取鎂(1)涉及反應(yīng)①M(fèi)gSO4＋Ca(OH)2=Mg(OH)2↓＋CaSO4②Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O③MgCl2·6H2OHCl氣流中ΔMgCl2＋6H2O④MgCl2(熔融)=Mg＋Cl2↑(2)問(wèn)題探討①步驟③中加熱MgCl2·6H2O制取無(wú)水MgCl2時(shí)，為什么要在HCl的氣流中進(jìn)行？提示：防止MgCl2水解。②從海水中提取鎂的工藝流程中，涉及哪些反應(yīng)類(lèi)型？提示：分解反應(yīng)、復(fù)分解反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)。③步驟④用電解法冶煉鎂時(shí)，能否用MgO代替MgCl2?提示：不能；原因是MgO的熔點(diǎn)高，浪費(fèi)能源。9．從海水中提取溴(1)涉及反應(yīng)①2Br－＋Cl2=Br2＋2Cl－③Br2＋SO2＋2H2O=H2SO4＋2HBr(2)問(wèn)題探討①?gòu)暮Ｋ刑崛′宓墓に嚵鞒讨袨槭裁匆O(shè)計(jì)兩步(步驟①、④)將Br－氧化，Br2的過(guò)程？提示：將溴富集。②步驟⑤蒸餾的過(guò)程中，溫度應(yīng)控制在80～90℃，溫度過(guò)高或過(guò)低都不利于生產(chǎn)，請(qǐng)解釋原因。提示：溫度過(guò)高，大量水蒸氣隨溴排出，溴蒸氣中水量增加，溫度過(guò)低，溴不能完全蒸出，回收率低。③步驟②中用熱空氣吹出的溴也可以用飽和Na2CO3溶液吸收溴，寫(xiě)出反應(yīng)過(guò)程的化學(xué)方程式。提示：Br2＋H2O=HBr＋HBrO，Na2CO3＋2HBr=2NaBr＋H2O＋CO2↑。10．海帶中碘的提取(1)涉及反應(yīng)：2I－＋Cl2=I2＋2Cl－(2)問(wèn)題探討①步驟①灼燒海帶時(shí)，除需要三腳架外，還需要用到的實(shí)驗(yàn)儀器是________(從下列儀器中選出所需的儀器，將標(biāo)號(hào)字母填寫(xiě)在空白處)。A．燒杯B．坩堝C．表面皿

D．泥三角

E．酒精燈F．干