专题-教材实验(侯氏制碱、氯碱工业、海水提溴-碘-镁、铝土矿)(解析版)

教材实验（侯氏制碱、氯碱工业、海水提溴碘镁、铝土矿）1.侯氏制碱法(1)原料食盐、氨气、二氧化碳——合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气；其反应为C＋H2O(g)====CO＋H2，CO＋H2O(g)=====CO2＋H2。(2)工艺流程(3)反应原理①产生NaHCO3的反应：NH3＋NaCl＋CO2＋H2O=NaHCO3＋NH4Cl。②产生Na2CO3的反应：2NaHCO3====Na2CO3＋CO2＋H2O。(4)循环使用的物质：CO2、饱和食盐水。课堂检测011.如图是模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置。下列操作正确的是()A．a通入CO2，然后b通入NH3，c中放碱石灰B．b通入NH3，然后a通入CO2，c中放碱石灰C．a通入NH3，然后b通入CO2，c中放蘸稀硫酸的脱脂棉D．b通入CO2，然后a通入NH3，c中放蘸稀硫酸的脱脂棉答案：C解析：由于CO2在水中的溶解度比较小，而NH3极易溶于水，所以在实验中要先通入溶解度较大的NH3，再通入CO2，由于NH3极易溶于水，在溶于水时极易发生倒吸现象，所以通入NH3的导气管的末端不能伸入到溶液中，即a先通入NH3，然后b通入CO2，A、B、D均错误；因为NH3是碱性气体，所以过量的NH3要用稀硫酸来吸收，故答案选C。2.工业上以粗盐(含Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)等杂质)为主要原料，采用“侯氏制碱法”生产纯碱和化肥NH4Cl，实验室模拟工艺流程如图甲所示。下列说法正确的是()甲乙A.饱和食盐水中先通入的气体为CO2B.流程图中的“系列操作”中一定需要使用玻璃棒C.如图乙所示装置可以比较Na2CO3和NaHCO3晶体的热稳定性D.对粗盐溶液除杂可依次加入过量NaOH、Na2CO3、BaCl2溶液，过滤后再加入盐酸调节溶液的pH答案：B解析：A项，二氧化碳在水中溶解度较小，氨气溶解度较大，故应先通入氨气，使溶液为碱性溶液，再通入二氧化碳，可以达到实验目的，错误；B项，从溶液中得到固体，需要加热浓缩、冷却结晶、过滤等操作，因此流程图中的“系列操作”中一定需要玻璃棒搅拌、引流等，正确；C项，Na2CO3加热不易分解，NaHCO3晶体加热容易分解，故小试管中盛放NaHCO3，大试管中盛放Na2CO3，错误；D项，除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)及泥沙，可以加过量BaCl2除去SOeq\o\al(2－,4)，然后加NaOH除去Mg2＋，用Na2CO3除去Ca2＋和过量的Ba2＋，盐酸要放在最后，除去过量的NaOH和Na2CO3，错误。2.氯碱工业原理：①制备次氯酸钠：2NaOH＋Cl2=NaCl＋NaClO＋H2O②制备氯化氢：H2＋Cl2eq\o(=,\s\up11(点燃),\s\do4())2HCl课堂检测021.Cl2O是黄棕色具有强烈刺激性气味的气体，是一种强氧化剂，易溶于水且会与水反应生成次氯酸，与有机物、还原剂接触或加热时会发生燃烧并爆炸。一种制取Cl2O的装置如图所示。已知：Cl2O的熔点为－116℃，沸点为3.8℃；Cl2的沸点为－34.6℃；HgO＋2Cl2=HgCl2＋Cl2O。下列说法中不正确的是()A.装置②、③中盛装的试剂依次是饱和食盐水和浓硫酸B.通入干燥空气的目的是将生成的Cl2O稀释减小爆炸危险C.从装置⑤中逸出气体的主要成分是Cl2OD.装置④与⑤之间不用橡胶管连接，是为了防止橡胶管燃烧和爆炸答案：C解析：制取Cl2O需要干燥纯净的氯气，所以②、③中盛装的试剂依次是饱和食盐水和浓硫酸，A项正确；高浓度的Cl2O易爆炸，所以通入干燥空气的目的是将生成的Cl2O稀释减小爆炸危险，B项正确；装置⑤是收集Cl2O，所以温度低于3.8℃，此时氯气是气体，逸出的气体主要是空气和剩余的Cl2，C项错误；Cl2O与有机物接触会发生燃烧并爆炸，装置④与⑤之间不用橡胶管连接，是为了防止橡胶管燃烧和爆炸，D项正确。2.海水是宝贵的资源宝库，目前氯碱工业、海水提镁、海水提溴为人类提供了大量工业原料。如图是海水综合利用的部分流程图，据图回答问题：(1)由海水晒制的粗盐中含有Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)等离子，为除去这些离子，所加试剂及其先后顺序为(写化学式)：____________________________________。(2)①电解饱和食盐水的化学方程式为________________________________________。②制取MgCl2的过程中涉及反应：MgCl2·6H2O===MgCl2＋6H2O，该反应要在HCl气氛中进行，原因是_________________________________。(3)苦卤中通入Cl2置换出Br2，吹出后用SO2吸收，写出用SO2吸收发生反应的离子方程式：______________________________，由此判断Cl2、Br2、SO2的氧化性由强到弱的顺序为________________。(4)也有工艺是在吹出Br2后用碳酸钠溶液吸收，生成溴化钠和溴酸钠，同时有CO2放出，该反应的离子方程式是_________________________________________；最后再用H2SO4处理得到Br2，之后加入CCl4进行Br2的萃取，最终用________方法得到单质Br2。答案:(1)BaCl2、NaOH、Na2CO3、HCl(2)①2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))Cl2↑＋H2↑＋2NaOH②防止MgCl2水解(3)Br2＋SO2＋2H2O=2Br－＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)Cl2＞Br2＞SO2(4)3Br2＋3COeq\o\al(2－,3)=5Br－＋BrOeq\o\al(－,3)＋3CO2↑蒸馏解析(1)SOeq\o\al(2－,4)、Ca2＋、Mg2＋等分别与BaCl2溶液、Na2CO3溶液、NaOH溶液反应生成沉淀，再通过过滤除去，Na2CO3溶液能除去Ca2＋和过量的Ba2＋，盐酸能除去过量的COeq\o\al(2－,3)和OH－，所以应先加BaCl2溶液再加NaOH溶液和Na2CO3溶液，最后加入盐酸，所以正确的顺序为BaCl2、NaOH、Na2CO3、HCl。(2)①电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))Cl2↑＋H2↑＋2NaOH。②氯化镁在水中易发生水解，为抑制其水解，氯化镁晶体应在氯化氢气流中脱水。(3)苦卤中通入Cl2已经置换出Br2，吹出后用SO2吸收Br2，Br2转化为Br－，再用Cl2置换，第一次吹出的Br2浓度太低，分离浪费原料，SO2吸收主要起到富集溴的作用；在自发进行的氧化还原反应中，氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，在反应Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－中，氧化性：Cl2＞Br2，在反应SO2＋2H2O＋Br2=H2SO4＋2HBr中，氧化性：Br2＞SO2，故氧化性强弱顺序为Cl2＞Br2＞SO2。(4)吹出Br2后用碳酸钠溶液吸收，生成溴化钠和溴酸钠，同时有CO2放出，反应的离子方程式为3Br2＋3COeq\o\al(2－,3)=5Br－＋BrOeq\o\al(－,3)＋3CO2↑，最后再用H2SO4处理得到Br2，加入CCl4进行Br2的萃取，最后通过蒸馏操作分离得到溴单质。3.卤素单质在碱性溶液中容易发生歧化反应，歧化的产物依反应温度的不同而不同。Cl2＋2OH－eq\o(=,\s\up15(冷水))Cl－＋ClO－＋H2O3Cl2＋6OH－eq\o(=,\s\up15(348K))5Cl－＋ClOeq\o\al(－,3)＋3H2O下图为制取氯气、氯酸钾、次氯酸钠和检验氯气性质的微型实验装置：装置中盛装的药品如下：①多用滴管中装有5mL浓盐酸；②微型支管试管中装有1.5gKMnO4；③微型支管试管中装有2～3mL浓硫酸；④U形反应管中装有30%KOH溶液；⑤U形反应管中装有2mol·L－1NaOH溶液；⑥、⑦双U形反应管中分别装有0.1mol·L－1KI­淀粉溶液和KBr溶液；⑧尾气出口用浸有0.5mol·L－1Na2S2O3溶液的棉花轻轻覆盖住。(1)整套装置气密性检查的方法：_______________。(2)为了使装置④、⑤中的反应顺利完成，应该控制的反应条件分别为_____________。(3)装置⑥、⑦中能够观察到的实验现象分别是____________。(4)如果把装置⑥、⑦中的试剂互换位置，还能否证明氧化性：Cl2>I2，________(填“能”或“不能”)，理由是：__________。(5)已知氯酸钾和氯化钾的溶解度曲线如下图所示，反应结束后，从装置④中提取氯酸钾晶体的实验操作是_______________。(6)尾气处理时发生反应的离子方程式为________________。(7)选择微型实验装置的优点有______________(至少写两点)。答案：(1)连接好实验装置，由⑧导管向装置⑦中加水，若能形成一段稳定的水柱，则装置的气密性良好(其他合理答案也可)(2)装置④放入348K(或75℃)热水浴中；装置⑤放入冰水浴中(3)装置⑥中溶液变蓝；装置⑦中溶液变成橙色(4)能若互换装置⑥、⑦中的试剂，Cl2与KBr反应生成Br2，挥发出来的Br2与KI反应，也可以证明Cl2的氧化性强于I2(5)冷却结晶、过滤、洗涤、干燥(6)S2Oeq\o\al(2－,3)＋4Cl2＋5H2O=2SOeq\o\al(2－,4)＋8Cl－＋10H＋(7)简化实验装置、节约成本；试剂用量少、能源消耗少；节省空间，缩短实验时间；减少污染等解析：(2)装置④中盛放30%KOH溶液，用于制备KClO3，发生的反应为3Cl2＋6KOHeq\o(=,\s\up15(348K))KClO3＋5KCl＋3H2O；装置⑤中盛放2mol·L－1NaOH溶液，用于制备NaClO，发生的反应为Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O；根据题给信息，为使装置④中反应顺利完成，装置④应放入348K热水浴中；为使装置⑤中反应顺利完成，装置⑤应放入冰水浴中。(3)装置⑥中盛放KI淀粉溶液，通入Cl2发生反应Cl2＋2KI=2KCl＋I2，淀粉遇I2呈蓝色，装置⑥的实验现象是：溶液变蓝。装置⑦中盛放KBr溶液，通入Cl2发生反应Cl2＋2KBr=2KCl＋Br2，装置⑦的实验现象是：溶液变成橙色。(4)如果把装置⑥、⑦中的试剂互换位置，装置⑥中盛放KBr溶液，装置⑥中发生反应Cl2＋2KBr=2KCl＋Br2，由此得出氧化性：Cl2>Br2；装置⑦中盛放KI淀粉溶液，无论是Cl2还是装置⑥中挥发出来的Br2(g)都能与KI反应生成I2，能说明Cl2或Br2(g)的氧化性强于I2，结合装置⑥中结论也能证明C12的氧化性强于I2。(5)根据溶解度曲线，KClO3的溶解度随温度升高明显增大，KCl在低温时溶解度大于KClO3，高温时溶解度小于KClO3，从装置④中提取KClO3晶体的实验操作是将溶液冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。(6)尾气用0.5mol·L－1Na2S2O3溶液吸收，Cl2将S2Oeq\o\al(2－,3)氧化成SOeq\o\al(2－,4)，Cl2被还原成Cl－，反应的离子方程式为4Cl2＋S2Oeq\o\al(2－,3)＋5H2O=2SOeq\o\al(2－,4)＋8Cl－＋10H＋。3.海水提取溴课堂检测031.从淡化海水中提取溴的流程如下：下列有关说法不正确的是()A.X试剂可用Na2SO3饱和溶液B.步骤Ⅲ的离子反应：2Br－＋Cl2=2Cl－＋Br2C.工业上每获得1molBr2，需要消耗Cl244.8LD.步骤Ⅳ包含萃取、分液和蒸馏答案:C解析Na2SO3＋Br2＋H2O=Na2SO4＋2HBr，A正确；步骤Ⅲ利用氯的非金属性比溴的强，利用置换反应制取Br2，B正确；反应Ⅰ和反应Ⅲ均使用到Cl2，故制取1molBr2消耗2mol氯气，但未标明氯气所处的温度和压强，C错误；从浓溴水中提取溴，可利用有机溶剂(如苯)萃取溴，然后分液得到溴的有机溶液，再经蒸馏可得纯净的溴，D正确。2．根据下图海水综合利用的工艺流程图，判断下列说法正确的是()已知：MgCl2·6H2O受热生成Mg(OH)Cl和HCl气体等。A.过程①的提纯是物理过程，过程②通过氧化还原反应可产生2种单质B.在过程③中将MgCl2·6H2O灼烧即可制得无水MgCl2C.过程⑤反应后溶液呈强酸性，生产中需解决其对设备的腐蚀问题D.在过程④、⑥反应中每氧化0.2molBr－需要消耗2.24LCl2答案：C解析：过程①中除去Mg2＋、Ca2＋和SOeq\o\al(2－,4)需要用化学方法，A错误；根据已知信息可知B错误；过程⑤发生的反应为SO2＋2H2O＋Br2=H2SO4＋2HBr，溶液呈强酸性，C正确；每氧化0.2molBr－需消耗0.1molCl2，但不一定是2.24L，只有在标准状况下才是2.24L，D错误。4.海带提碘原理：Cl2＋2I－=I2＋2Cl－通入氯气氧化，萃取分液得到碘的CCl4溶液，反萃取，过滤得到碘单质课堂检测041.从海带中提取碘单质，成熟的工艺流程如下。下列关于海水制碘的说法，不正确的是()干海带eq\o(→,\s\up15(灼烧))海带灰eq\o(→,\s\up11(沸水),\s\do4(浸泡))悬浊液eq\o(→,\s\up15(过滤))滤液eq\o(→,\s\up11(H＋),\s\do4(H2O2))碘水eq\o(→,\s\up15(CCl4))I2的CCl4溶液eq\o(→,\s\up15(蒸馏))I2A.实验室在蒸发皿中灼烧干海带，并且用玻璃棒搅拌B.含I－的滤液中加入稀硫酸和双氧水后，碘元素发生氧化反应C.在碘水中加入几滴淀粉溶液，溶液变蓝色D.碘水加入CCl4得到I2的CCl4溶液，该操作为“萃取”答案：A解析：灼烧固体时应在坩埚中，A项不正确；H2O2能将I－氧化为I2，B项正确。2.为了从海带浸取液中提取碘，某同学设计了如图实验方案，下列说法正确的是()A.①中反应的离子方程式：2I－＋H2O2=I2＋2OH－B.②中分液时含I2的CCl4溶液从分液漏斗上口倒出C.③中得到的上层溶液中含有I－D.操作Z的名称是加热答案:C解析反应为酸性环境，①中反应的离子方程式：2I－＋2H＋＋H2O2=I2＋2H2O，故A错误；四氯化碳比水的密度大，在下层，②中分液时含I2的CCl4溶液从分液漏斗下口倒出，故B错误；操作Z的名称是过滤，故D错误。3.已知反应ⅰ.4KI＋O2＋2H2O=4KOH＋2I2反应ⅱ.3I2＋6OH－=IOeq\o\al(－,3)＋5I－＋3H2O，某同学进行如下实验：①取久置的KI固体(呈黄色)溶于水配成溶液；②立即向上述溶液中滴加淀粉溶液，溶液无明显变化；滴加酚酞后，溶液变红；③继续向溶液中滴加硫酸，溶液立即变蓝。下列分析合理的是 ()A.实验②说明久置的KI固体中不含有I2B.碱性条件下，I2与淀粉显色的速率快于其与OH－反应的速率C.实验③中溶液变蓝的可能原因为IOeq\o\al(－,3)＋5I－＋6H＋=3I2＋3H2OD.若向淀粉­KI试纸上滴加硫酸，一段时间后试纸变蓝，则证实该试纸上存在IOeq\o\al(－,3) 答案：C5.海水制镁基本步骤及主要反应1)制熟石灰：CaCO3eq\o(=,\s\up15(△))CaO＋CO2，CaO＋H2O=Ca(OH)2。2)沉淀：Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2。3)酸化：Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O。4)蒸发结晶：析出MgCl2·6H2O晶体。5)脱水：在HCl气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁。6)电解：电解熔融氯化镁制得镁。课堂检测051.从海水中提取镁的工艺流程如图所示：下列说法错误的是()A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富B．步骤⑥电解MgCl2时阴极产生氯气C．步骤⑤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水D．上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应答案：B解析：电解MgCl2时，阳极产生Cl2；加热脱水过程中Mg2＋能水解生成Mg(OH)2，为防止Mg2＋水解，应在HCl气体氛围中脱水；①、③、⑥分别为化合反应、复分解反应、分解反应。6.铝的冶炼课堂检测061.工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：下列叙述正确的是()A.试剂X可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸B.反应①过滤后所得沉淀为氢氧化铁C.图中所示转化反应都不是氧化还原反应D.反应②的化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O=Al(OH)3＋NaHCO3答案：D解析：试剂X只能是氢氧化钠溶液，不能是盐酸，A错误；反应①过滤后所得沉淀为Fe2O3，B错误；电解氧化铝制铝的反应是氧化还原反应，C错误。2.KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中，采用废易拉罐(主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题：eq\x(易拉罐)eq\o(→,\s\up11(试剂①),\s\do4(微热，过滤))eq\x(滤液A)eq\o(→,\s\up15(NH4HCO3))eq\x(沉淀B)eq\o(→,\s\up11(稀H2SO4),\s\do4(K2SO4))→eq\x(产物)(1)为尽量少引入杂质，试剂①应选用________(填标号)。a．HCl溶液b．H2SO4溶液c．氨水d．NaOH溶液(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为____________。(3)沉淀B的化学式为___________；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是____________。(4)已知：KW＝1.0×10－14，Al(OH)3AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2OK＝2.0×10－13。Al(OH)3溶于NaOH溶液反应的平衡常数等于________。答案：(1)d(2)2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2(3)Al(OH)3Al3＋水解，使溶液中H＋浓度增大(4)20解析：(1)易拉罐的主要成分为Al，含有少量的Fe，Mg杂质，试剂①的作用是将Al溶解，HCl溶液和H2SO4溶液可溶解Al及Fe、Mg杂质，会引入Fe2＋、Mg2＋，氨水不溶解Al，NaOH溶液可溶解Al，但不溶解Fe、Mg杂质，故d项符合。(2)选用NaOH溶液溶解易拉罐，主要发生反应2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2。(3)滤液A中铝元素以AlOeq\o\al(－,2)形式存在，与溶液中