1．從鋁土礦中提煉鋁

流程Ⅰ：

(1)涉及反應(yīng)(寫(xiě)出并配平化學(xué)方程式)

①Al2O3＋HCl?=?2AlCl3＋3H2O

Fe2O3＋HCl?=?2FeCl3＋3H2O

②AlCl3＋NaOH?=?NaAlO2＋3NaCl＋2H2O

FeCl3＋NaOH?=?Fe(OH)3↓＋3NaCl

HCl＋NaOH?=?NaCl＋H2O

③NaAlO2＋H2O＋CO2?=?Al(OH)3↓＋NaHCO3

NaOH＋CO2?=?NaHCO3

④Al(OH)3??△?Al2O3＋3H2O

⑤Al2O3?(熔融)電解?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＋H2O

SiO2＋NaOH?=?Na2SiO3＋H2O

②Na2SiO3＋HCl?=?H2SiO3↓＋2NaCl

NaAlO2＋HCl?=?NaCl＋AlCl3＋2H2O

NaOH＋HCl?=?NaCl＋H2O

③AlCl3＋NH3·H2O?=?Al(OH)3↓＋NH4Cl

HCl＋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SiO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

石英砂 ①焦炭高溫 粗硅 ②Cl2加熱 四氯化硅 ③H2高溫 純硅

(1)涉及反應(yīng)

①SiO2＋C?高溫?Si＋CO↑

②Si＋Cl2?加熱?SiCl4

③SiCl4＋H2?高溫?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?電解,2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

②Cl2＋NaOH?=?NaCl＋NaClO＋H2O

③Cl2＋Ca(OH)2?=?CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O

④H2＋Cl2點(diǎn)燃,2HCl

(2)問(wèn)題探討

①食鹽中含有Ca2＋、Mg2＋、SO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＋、SO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高溫Fe2O3＋SO2

②SO2＋O2催化劑△SO3

③SO3＋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?催化劑△?NO＋H2O

②NO＋O2?=?NO2

③NO2＋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＋H2O

②2NO2＋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↓＋NH4Cl

2NaHCO3?△?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＋Cu

②Fe＋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↓＋CaSO4

②Mg(OH)2＋2HCl?=?MgCl2＋2H2O

③MgCl2·6H2OHCl 氣流中△ MgCl2＋6H2O

④MgCl2?(熔融)電解?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．干燥器

提示：B、D、E

②步驟⑤的目的是從含碘苯溶液中分離出單質(zhì)碘和回收苯，該步驟的實(shí)驗(yàn)操作名稱是什么？

提示：蒸餾。

③步驟④中，某同學(xué)選擇苯來(lái)提取碘的理由是什么？

提示：苯與水互不相溶，碘在苯中的溶解度比在水中的大，苯與水溶液易分層。

④設(shè)計(jì)一種檢驗(yàn)提取碘后的水溶液中是否還含有單質(zhì)碘的簡(jiǎn)單方法。

提示：取少量提取碘后的水溶液于試管中，加入幾滴淀粉溶液，若溶液變藍(lán)，說(shuō)明還有單質(zhì)碘；若溶液不變藍(lán)，說(shuō)明溶液不含碘。