1．从铝土矿中提炼铝

说明：下面两个流程都有问题，仅供参考。

工业上是用碱溶法，没有用酸溶法。而且碱溶法里面二氧化硅是与氢氧化钠反应生成铝硅酸钠沉淀而被除去。

流程Ⅰ

(1)涉及反应(写出并配平化学方程式)

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)₃Al₂O₃＋3H₂O

⑤Al₂O₃(熔融)4Al＋3O₂↑

(2)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？

提示：不能；原因是Al^3＋与过量氨水反应生成Al(OH)₃沉淀，达不到分离Al^3＋、Fe^3＋的目的。

③步骤③中若将CO₂的量改为“少量”，得到的产物还是NaHCO₃吗？

提示：不是NaHCO₃而是Na₂CO₃。

流程Ⅱ

(1)涉及反应

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)问题探讨

①步骤②中将盐酸改为“CO₂”合适吗？为什么？

提示：不合适；因为过量CO₂与NaAlO₂、Na₂SiO₃反应生成Al(OH)₃和H₂SiO₃沉淀，达不到分离SiO₂和AlO₂^－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Al(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AlCl₃属于共价化合物。

2．硅的制备

(1)涉及反应

①SiO₂＋CSi＋CO↑

②Si＋Cl₂SiCl₄

③SiCl₄＋H₂Si＋4HCl

(2)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？

提示：高温下，焦炭和空气中的O₂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HCl完全反应后，经冷凝得到的SiCl₄(沸点57.6 ℃)中混有少量的SiHCl₃(沸点33 ℃)，提纯SiCl₄采用的方法是什么？

提示：蒸馏。

④由SiO₂与C高温下反应得到的粗硅中可能含有什么杂质？

提示：SiO₂、C、SiC等。

3．氯碱工业

(1)涉及反应

①2NaCl＋H₂O2NaOH＋H₂↑＋Cl₂↑

②Cl₂＋NaOH=NaCl＋NaClO＋H₂O

③Cl₂＋Ca(OH)₂=CaCl₂＋Ca(ClO)₂＋2H₂O

④H₂＋Cl₂2HCl

(2)问题探讨

①食盐中含有Ca^2＋、Mg^2＋、SO₄^2－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^2＋、Mg^2＋、SO₄^2－等杂质离子，以防Mg^2＋与OH^－结合生成Mg(OH)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Cl₂，阴极产生H₂，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Cl₂隔开，以防发生危险。

④步骤③制取漂白粉时是将Cl₂通入澄清石灰水中吗？

提示：不是；原因是澄清石灰水中Ca(OH)₂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

①FeS₂＋O₂Fe₂O₃＋SO₂

②SO₂＋O₂SO₃

③SO₃＋H₂O=H₂SO₄

(2)问题探讨

①煅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，煅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SO₂全部转化成SO₃?

提示：不能；原因是SO₂催化氧化成SO₃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SO₂催化氧化成SO₃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，SO₂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SO₃与水的反应，为什么吸收SO₃气体时用98%的浓硫酸而不用水吸收？

提示：用水吸收SO₃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SO₂，写出用氨水吸收SO₂的化学方程式。

提示：SO₂＋NH₃·H₂O=NH₄HSO₃，2NH₃·H₂O＋SO₂=(NH₄)₂SO₃＋H₂O。

5．工业制硝酸

(1)涉及反应

①NH₃＋O₂NO＋H₂O

②NO＋O₂=NO₂

③NO₂＋H₂O=HNO₃＋NO

(2)问题探讨

①步骤③吸收塔中为什么NO₂被水吸收过程中要补充一定量的空气？

提示：因NO₂与水反应生成HNO₃时只有的NO₂转化成HNO₃，通入空气的目的是使NO₂与O₂作用完全转化成HNO₃，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；NO和NO₂。

③已知：

①NO＋NO₂＋2NaOH=2NaNO₂＋H₂O

②2NO₂＋2NaOH=NaNO₂＋NaNO₃＋H₂O

硝酸工厂的尾气可用NOx(NO与NO₂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：1.5≤x＜2；通入一定量的空气(或O₂)后，再被NaOH溶液吸收。

6．工业上制纯碱

(1)涉及反应

NH₃＋H₂O＋CO₂＋NaCl=NaHCO₃↓＋NH₄Cl

2NaHCO₃Na₂CO₃＋H₂O＋CO₂↑

(2)问题探讨

①工业制纯碱时为什么先通入NH₃后通入CO₂?

提示：NH₃在水中的溶解度大，形成的NH₃·H₂O呈碱性，更容易吸收CO₂，得到更多的NaHCO₃；若先通入CO₂，得到的HCO浓度小，不利于NaHCO₃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：NH₃＋H₂O＋CO₂＋NaCl=NaHCO₃↓＋NH₄Cl可知混有的杂质为N_ACl和NH₄Cl。

③“碳酸化”后过滤获得的物质是什么？

提示：NaHCO₃。

④过滤得到的母液为NH₄Cl，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AgNO₃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FeSO₄，较多的Cu^2＋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下。

(1)涉及反应

①CuSO₄＋Fe=FeSO₄＋Cu

②Fe＋H₂SO₄=FeSO₄＋H₂↑

(2)问题探讨

①步骤②中加入过量稀H₂SO₄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FeSO₄溶液分离？

提示：过滤。

③步骤③中如何从FeSO₄溶液中获得硫酸亚铁晶体？

提示：将FeSO₄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↓＋CaSO₄

②Mg(OH)₂＋2HCl=MgCl₂＋2H₂O

③MgCl₂·6H₂OHCl 气流中Δ MgCl₂＋6H₂O

④MgCl₂(熔融)Mg＋Cl₂↑

(2)问题探讨

①步骤③中加热MgCl₂·6H₂O制取无水MgCl₂时，为什么要在HCl的气流中进行？

提示：防止MgCl₂水解。

②从海水中提取镁的工艺流程中，涉及哪些反应类型？

提示：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MgCl₂?

提示：不能；原因是MgO的熔点高，浪费能源。

9．从海水中提取溴

(1)涉及反应

①2Br^－＋Cl₂=Br₂＋2Cl^－

③Br₂＋SO₂＋2H₂O=H₂SO₄＋2HBr

(2)问题探讨

①从海水中提取溴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：将溴富集。

②步骤⑤蒸馏的过程中，温度应控制在80～90℃，温度过高或过低都不利于生产，请解释原因。

提示：温度过高，大量水蒸气随溴排出，溴蒸气中水量增加，温度过低，溴不能完全蒸出，回收率低。

③步骤②中用热空气吹出的溴也可以用饱和Na₂CO₃溶液吸收溴，写出反应过程的化学方程式。

提示：Br₂＋H₂O=HBr＋HBrO，Na₂CO₃＋2HBr=2NaBr＋H₂O＋CO₂↑。

10．海带中碘的提取

(1)涉及反应：

2I^－＋Cl₂=I₂＋2Cl^－

(2)问题探讨

①步骤①灼烧海带时，除需要三脚架外，还需要用到的实验仪器是________(从下列仪器中选出所需的仪器，将标号字母填写在空白处)。

A．烧杯　　　B．坩埚　　　　C．表面皿       

D．泥三角       E．酒精灯 F．干燥器

提示：B、D、E

②步骤⑤的目的是从含碘苯溶液中分离出单质碘和回收苯，该步骤的实验操作名称是什么？

提示：蒸馏。

③步骤④中，某同学选择苯来提取碘的理由是什么？

提示：苯与水互不相溶，碘在苯中的溶解度比在水中的大，苯与水溶液易分层。

④设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘的简单方法。

提示：取少量提取碘后的水溶液于试管中，加入几滴淀粉溶液，若溶液变蓝，说明还有单质碘；若溶液不变蓝，说明溶液不含碘。

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