高中化学课本十大工业流程题解读

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)

①AI2O3+6HC1==2A1C13+3H20FezCh+6HCl==2FeCh+3H2O

②AlCb+4NaOH==NaAlCh+3NaCl+2HQFeCh+3NaOH==Fe(OH)31+3NaClHC1+NaOH==NaCl+HzO

@NaA102+H2O+CO2==A1(OH)31+NaHCO?NaOH+82(过)==NaHCO3

④2Al(OH)合=A/2O3+3H2O

⑤2Al2。3(熔融)==4A1+3O2f

⑵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？不能；A产与过量氨水生成A1(OH)3沉淀，达不到分离AF、Fe'的目的

③步骤③中若将CO?的量改为“少量”，得到的产物还是N.HCCh吗？提示：不是N.HC03而是NGCO3。

流程H

(1)涉及反应

①AI2O3+2Na0H==2NaA102+H2OSiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O

②NazSiCh+2HCl==H2SiCh]+2NaClNaAlCh+4HCl==NaCl+A1CB+2HgNaOH+HCl==NaCl+H：0

③A1C13+3NHS-H2O==A1(OH)31+3NH4C1HC1+NH3H2CNH4cl+H2O

⑵问题探讨

①步骤②中将盐酸改为“C02”合适吗？为什么？

不合适；因为过量CCh与NaAICh、NazSiCh反应生成A1(OH)3和HfiCh沉淀，达不到分离SiCh和AlCh-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A1(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AlCb属于共价化合物。

玄金元!①焦炭

2.硅的制备

(i)涉及反应

①SiCh+2C==Si+2cOf②Si+2cb==SiC14@SiC14+2H2==Si+4HC1

⑵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？提高温下，焦炭和空气中的02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HC1完全反应后，经冷凝得到的SiC14(沸点57.6℃)中混有少量的SiHC13(沸点33℃),提纯

SiC14采用的方法是什么？提示：蒸偏。

④由Si02与C高温下反应得到的粗硅中可能含有什么杂质？提示：Si02、C、SiC等。

(1)涉及反应

①2NaCl+H9==2NaOH+H2T+Chf②Ch+NaOH==NaCl+NaCI0+H9

③CL+Ca(0H)2==CaCh+Ca(C10)2+2H20④H2+Cb==2HCl

⑵问题探讨

①食盐中含有Ca2+、Mg2+、SCV-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Ca，、Mg＞、SCV-等杂质离子，以防Mg”与0H结合生成Mg(0H)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Cb，阴极产生H”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

C12隔开，以防发生危险。

④步骤③制取漂白粉时是将CL通入澄清石灰水中吗？

提示：不是；原因是澄清石灰水中Ca(OH),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

①4FeS2+1102==2Fe2O3+8SO2②2sCh+O2==2S。③SO3+H2O==H2s6

⑵问题探讨

①煨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,

煨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SCh全部转化成S03?

提示：不能；原因是S6催化氧化成SCh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S02催化氧化成S03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，S02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S03与水的反应，为什么吸收S03气体时用98%的浓硫酸而不用水吸收?

提示：用水吸收SO?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S02,写出用

氨水吸收SO2的化学方程式。

提不：SCh+NHrH2O=NH』HSO3,2NH3H2O

+SO2=(NH4)2SOJ+H2Oo

5.工业制硝酸

(1)涉及反应

①4NH3+5O2===4NO+6H2O②2NO+O2==2NO2③3NO2+H2O==2HNO3+NO

(2)问题探讨

①步骤③吸收塔中为什么N02被水吸收过程中要补充一定量的空气？

提示：因N02与水反应生成HN03时只有部分的N02转化成HN03,通入空气的目的是使N02与

02作用完全转化成HN03,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；N0和N02。

③已知：①NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O②2NO2+2NaOH=NaNO2+NaN03+H20

硝酸工厂的尾气可用NOx(NO与N02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：L5Sx<2；通入一定量的空气(或02)后，再被NaOH溶液吸收。

4NO2+02+4NaOH=4NaNO3+2H2O

6.工业上制纯碱

NH4C1

(1)涉及反应NH3+H2O+CO2+NaCl==NaHC03；+NH4cl2NaHCO3==Na2c03+H2O+CO2T

(2)问题探讨

①工业制纯碱时为什么先通入NH3后通入C02?

提示：NH3在水中的溶解度大，形成的NH3-H2O呈碱性，更容易吸收C02,得到更多的NaHC03；

若先通入C02,得到的HCO浓度小，不利于NaHC03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：NH:i+H：O+CO,+NaCl=NaHC04+NH4C1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：NaHCO3o

④过滤得到的母液为NH」C1,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AgN03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FeSO%较多的CiP+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上。

(1)涉及反应

①CuSO4+Fe==FeSO4+Cu②Fe+H2sO“==FeSO4+H2T

⑵问题探讨

①步骤②中加入过量稀H2s04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FeS04溶液分离？提示：过滤。

③步骤③中如何从FeS04溶液中获得硫酸亚铁晶体？

提示：将FeS04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

①MgSO4+Ca(OH)2==Mg(OH)2|+CaSO4②Mg(OH):+2HCl==MgCh+2HQ

③MgCL6HQ===MgCb+6HQ④MgCL(熔融)==Mg+Cl2T

(2)问题探讨

①步骤③中加热MgC12-6H2O制取无水MgC12时，为什么要在HC1的气流中进行？防止MgC12水解。

②从海水中提取镁的工艺流程中，涉及哪些反应类型？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MgC12?不能；原因是MgO的熔点高，浪费能源。

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9.从海水中提取溟④'

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(1)涉及反应

@2Br~+C12==Br24-2Cl③Bn+SO2+2H2O==H2so4+2HBr@2Br+Cl2==Br2+2Cr

(2)问题探讨

①从海水中提取漠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：将澳富集。

②步骤⑤蒸储的过程中，