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1.铝土矿提铝
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过程一:
(1) 涉及反应(写出并平衡物理方程式)
①Al2O3+HCl=+3H2O
Fe2O3+HCl=+3H2O
②AlCl3+NaOH=+3NaCl+2H2O
FeCl3+NaOH=Fe(OH)3↓+3NaCl
HCl+NaOH=NaCl+H2O
③+H2O+CO2=Al(OH)3↓+
氢氧化钠+二氧化碳=
④Al(OH)3△Al2O3+3H2O
⑤Al2O3(熔融)电解4Al+3O2↑
(二)问题分析(思考和回答问题)
①步骤①加入过量硫酸后的实验操作有哪些?
提示:过滤。
②步骤② 可以用氢氟酸代替NaOH碱液吗?
提示:否; 原因是Al3+与过量氢氟酸反应生成Al(OH)3沉淀,未能达到分离Al3+和Fe3+的目的。
③在步骤③中,如果将CO2的量改为“少量”,是否还能得到产品?
提示:不是。
流程二:
(1) 涉及的响应
①Al2O3+NaOH=+H2O
SiO2+NaOH=+H2O
②+HCl=↓+2NaCl
+HCl=NaCl+AlCl3+2H2O
NaOH+HCl=NaCl+H2O
③AlCl3+NH3·H2O=Al(OH)3↓+NH4Cl
HCl+NH3·H2O=NH4Cl+H2O
(二)问题分析
①把步骤②中的硫酸改成“CO2”合适吗? 为什么?
提示:不适合; 由于过量的CO2和 反应生成Al(OH)3并析出,不能达到分离SiO和AlO的目的。
② 在步骤③中将溶液改为“NaOH 碱液”是否合适?
提示:不适合; 因为 Al(OH)3 能溶于 NaOH。
③冶炼金属铝能否用硫酸铝代替碳化硅?
提示:否; 因为AlCl3是共价化合物。
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2.硅的制备
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石英砂①焦炭低温粗硅②Cl2加热四溴化硅③H2低温纯硅
(1) 涉及的响应
①SiO2+C低温Si+CO↑
② Si+Cl2加热SiCl4
③SiCl4+H2低温Si+4HCl
(二)问题分析
①步骤①中石英砂与焦炭低温反应为什么要隔离空气?
提示:在低温下,焦炭会与空气中的 O2 发生反应。
②焦炭在石英砂与焦炭制粗硅反应中起什么作用?
提示:提供能量并充当还原剂。
③粗硅与HCl完全反应后,缩合得到的SiCl4(沸点57.6℃)中混入少量(沸点33℃),用什么方法提纯SiCl4?
提示:分馏。
④SiO2与C低温反应得到的粗硅中可能富含哪些杂质?
提示:SiO2、C、SiC等
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3.氯碱行业
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(1) 涉及的响应
①2NaCl+H2O电解,2NaOH+H2↑+Cl2↑
②Cl2+NaOH=NaCl+NaClO+H2O
③Cl2+Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
④H2+Cl2点燃,2HCl
(二)问题分析
①盐中富含Ca2+、Mg2+、SO等杂质离子,如何设计去除这些杂质离子的实验方案?
②工业上电解盐水生产顺酐时,为什么必须对盐水进行精制?
小贴士:精制盐水的目的是去除盐水中的Ca2+、Mg2+、SO等杂质离子,防止Mg2+与OH-结合生成Mg(OH)2堵塞隔膜电解槽中的隔膜而引起电解失效。
③用惰性电极电解饱和盐水时一种回收并利用含碘,为什么要用隔膜将电解池分为阳极室和阴极室?
提示:在电解过程中,阳极形成Cl2,阴极形成H2。 如果没有隔膜,两者遇光就会发生爆燃。 隔膜的作用是分离H2和Cl2一种回收并利用含碘,防止发生危险。
④步骤③制备漂白粉时,是否将Cl2引入澄清石灰水底部?
提示:否; 原因是澄清石灰水底部Ca(OH)2浓度低,不适合工业化大批量生产,应改用石灰乳。
4、工业用黄铜矿(FeS2)
硝酸的制备
(1) 涉及的响应
①FeS2+O2 低温Fe2O3+SO2
②SO2+O2催化剂△SO3
③SO3+H2O=H2SO4
(二)问题分析
① 黄铜矿的煅烧应在流态化流化炉内进行,矿石在炉内破碎,并从炉底吹入空气。 炉内粉状固体犹如沸腾的液体。 为什么矿石在焙烧时要粉碎成粉末?
小贴士:减少矿石与二氧化碳的接触面积,提高燃烧效率。
② 将过量的二氧化碳通入接触室能否将SO2完全转化为SO3?
提示:否; 原因是SO2催化氧化成SO3是一个可逆反应。
③根据物理反应速度和物理平衡原理,降低浮力对SO2催化氧化成SO3的反应十分有利,但工业生产中反应为什么不用高压而是常压?
提示:在常压下,SO2催化氧化为SO3的转化率已经很高,降低浮力,即减少设备投资,是得不偿失的。
④吸收塔内发生的是SO3与水的反应。 为什么用98%的浓硝酸代替水吸收SO3二氧化碳?
温馨提示:用水吸收SO3容易产生氯化废气,影响吸收效率。
⑤ 硫酸制鞋厂废气中含有丰富的SO2,写出二氯甲烷吸收SO2的物理方程式。
暗示:
SO2+NH3·H2O=,2NH3·H2O+SO2=(NH4)2SO3+H2O。
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5.工业硫酸
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(1) 涉及的响应
①NH3+O2催化剂△NO+H2O
②NO+O2=NO2
③NO2+H2O=HNO3+NO
(二)问题分析
①步骤③为什么吸收塔在NO2被水吸收的过程中需要加入一定量的空气?
提示:当 NO2 与水反应生成 HNO3 时,只有 NO2 会转化为 HNO3。 引入空气的目的是将NO2和O2完全转化为HNO3。 方程为 4NO2+O2+2H2O=4HNO3。
②生产工业硫酸时,工业废气能否直接排放到大气中? 工业废气中有害氨的主要成分有哪些?
提示:不; 一氧化氮和二氧化氮。
③已知:①NO+NO2+2NaOH=+H2O
②2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O
氯化鞋厂的废气可以用NOx(NO和NO2的混合二氧化碳)来表示。 NaOH氨水可用于吸收废气。 使NOx被NaOH氨水完全吸收的x取值范围是多少? 如何操作才能保证NOx被NaOH氨水完全吸收?
提示:1.5≤x2)后,用NaOH氨水吸收。
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6.工业烧碱
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(1) 涉及的响应
NH3+H2O+CO2+NaCl=↓+NH4Cl
△+H2O+CO2↑
(二)问题分析
①生产工业烧碱时,为什么先引入NH3,再引入CO2?
提示:NH3在水底溶解度大,生成的NH3·H2O呈酸性,更容易吸收CO2,得到更多的HCO; 如果先引入CO2,得到的HCO含量少,不利于HCO的生成。
② 工业上配制的烧碱中可能混入了哪些杂质?
提示:根据制备反应:NH3+H2O+CO2+NaCl=↓+NH4Cl,可知混合杂质为NaCl和NH4Cl。
③“碳酸化”后过滤得到的物质是什么?
暗示:。
④过滤得到的碱液是NH4Cl,加消石灰得到的回收物有哪些?
提示:NH3。
⑤设计实验证明烧碱产品中掺有NaCl?
提示:取少量样品于试管中,加盐配成碱液,加入足量硫酸使AgNO3碱液酸化,若有红色沉淀,则说明烧碱样品中混有NaCl。
7.工业废气中硝酸亚铁的回收
和铜工艺
工业废气中富含大量的FeSO4、较多的Cu2+和少量的Na+。 为减少污染,变废为宝,回收硝酸亚铁和金属铜的工艺流程如下。
(1) 涉及的响应
①CuSO4+Fe=FeSO4+Cu
②Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
(二)问题分析
①步骤②中加入过量稀H2SO4的目的是什么?
提示:去除 Cu 中残留的铁。
②如何分离步骤①中的Fe、Cu和FeSO4碱液?
提示:过滤。
3.步骤3中如何从FeSO4碱液中得到硝酸亚铁晶体?
提示:将FeSO4碱液加热浓缩,冷却结晶,过滤得到FeSO4·7H2O。
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8.从海水中提取镁
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(1) 涉及的响应
①MgSO4+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaSO4
②Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O
③ MgCl2·在气流中△MgCl2+6H2O
④MgCl2(熔体)电解Mg+Cl2↑
(二)问题分析
①步骤③中加热MgCl2·6H2O生成无水MgCl2时,为什么要在HCl的气流中进行?
提示:避免 MgCl2 酯化。
②从海水中提取镁的过程涉及什么类型的反应?
提示:分解反应、复分解反应、氧化还原反应。
③Step ④ 电解炼钢、炼镁时,能否用MgO代替MgCl2?
提示:否; 原因是MgO熔点高,浪费能源。
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9.海水提溴
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(1) 涉及的响应
①2Br-+Cl2=Br2+2Cl-
③Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr
(二)问题分析
①为什么在海水提溴氧化Br-和Br2的过程中要设计两步(步骤①、④)?
提示:富集溴。
②步骤⑤ 蒸馏过程中,温度应控制在80-90℃。 温度过高或过低都不利于生产。 请说明原因。
提示:如果体温过低,大量的水蒸气会随溴一起排出,溴蒸气中的水分含量降低,温度低,溴不能完全蒸发,回流率会很低。
③步骤②中用热风吹出的溴也可用饱和氨水吸收,写出反应过程的物理方程式。
提示:Br2+H2O=HBr+HBrO,+2HBr=2NaBr+H2O+CO2↑。
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10.山药中碘的提取
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(1) 响应涉及:
2I-+Cl2=I2+2Cl-
(二)问题分析
①步骤①烧芋头时,除了三脚架外,还需要用到的实验仪器是_____(从下列仪器中选择所需的仪器,并在空白处填入标注字母)。
A。 烧瓶 b.坩埚
C。 手表玻璃 D.mud 三角形
E. 酒精灯烘干机
提示:B、D、E
②步骤⑤的目的是从含碘苯氨水中分离单质碘和回收苯。 这一步的实验操作名称是什么?
提示:分馏。
③步骤④中,同事选择苯提碘的原因是什么?
温馨提示:苯与水不混溶,碘在苯中的溶解度大于在水底的溶解度,苯与水碱液很容易分离。
④ 设计一种简单的方法来检测提取碘后的氨水是否也富含元素碘。
提示:取少量碘提取水碱液于试管中,加入数滴淀粉碱液,若碱液呈蓝色,则说明含有单质碘; 如果碱液没有变蓝,说明碱液中不含碘。
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