高考化學二輪復習 專題講座三 加試題中常考的化工流程（含解析）

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專題講座三　加試題中?？嫉幕ち鞒? [考試標準] 知識條目 必考要求 加試要求 1.海水中提取溴、碘 b 2.鈉、鎂的生產(chǎn)原理 a b 3.從鋁土礦中獲得鋁的方法 b 4.工業(yè)煉鐵的反應原理 b b 5.工業(yè)制備高純硅的方法 a b 6.硫酸的工業(yè)生產(chǎn) a b 7.工業(yè)合成氨 b 8.工業(yè)制取硝酸的設備和流程 b 9.氯堿工業(yè)在生產(chǎn)、生活中的應用 b 1．海水提溴 (1)涉及反應 a________________________________________________________________________； c________________________________________________________________________。 (2)問題探討 ①從海水中提取溴的工藝流程中為什么要設計兩步(步驟a、d)將Br－Br2的過程？ ②步驟e蒸餾的過程中，溫度應控制在80～90 ℃，溫度過高或過低都不利于生產(chǎn)，請解釋原因。 ③步驟b中用熱空氣吹出的溴也可以用飽和Na2CO3溶液吸收溴，寫出反應過程的化學方程式。 答案　(1)a.2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－ c．Br2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HBr (2)①將溴富集 ②溫度過高，大量水蒸氣隨溴排出，溴蒸氣中水量增加，溫度過低，溴不能完全蒸出，回收率低 ③Br2＋H2OHBr＋HBrO、 Na2CO3＋2HBr===2NaBr＋H2O＋CO2↑ 2．海水提碘：海帶中碘的提取 (1)涉及反應：c_______________________________________________________________。 (2)問題探討 ①步驟a灼燒海帶時，除需要三腳架外，還需要用到的實驗儀器是________(從下列儀器中選出所需的儀器，將標號字母填寫在空白處)。 A．燒杯 B．坩堝　　　　　 C．表面皿 D．泥三角 E．酒精燈 F．干燥器 ②步驟e的目的是從含碘苯溶液中分離出單質碘和回收苯，該步驟的實驗操作名稱是________________________________________________________________________。 ③步驟d中，某同學選擇苯來提取碘的理由是_____________________________________ ________________________________________________________________________。 ④設計一種檢驗提取碘后的水溶液中是否還含有單質碘的簡單方法：________________________________________________________________________。 答案　(1)2I－＋Cl2===I2＋2Cl－ (2)①BDE?、谡麴s ③苯與水互不相溶，碘在苯中的溶解度比在水中的大，苯與水易分層 ④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，說明還有單質碘；若溶液不變藍，說明溶液不含碘 3．海水提鎂 (1)涉及反應 a________________________________________________________________________。 b________________________________________________________________________。 c________________________________________________________________________。 d________________________________________________________________________。 (2)問題探討 ①步驟c中加熱MgCl26H2O制取無水MgCl2時，為什么要在HCl的氣流中進行？ ②從海水中提取鎂的工藝流程中，涉及哪些反應類型？ ③步驟d用電解法冶煉鎂時，能否用MgO代替MgCl2? 答案　(1)a.MgSO4＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaSO4 b．Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O c．MgCl2 6H2OMgCl2＋6H2O d．MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ (2)①防止MgCl2水解 ②分解反應、復分解反應、氧化還原反應 ③不能，原因是MgO的熔點高，浪費能源 4．海水提鹽與氯堿工業(yè)、鈉的制備 (1)涉及反應 a________________________________________________________________________。 b________________________________________________________________________。 c________________________________________________________________________。 d________________________________________________________________________。 e________________________________________________________________________。 (2)問題探討 ①食鹽中含有Ca2＋、Mg2＋、SO等雜質離子，如何設計實驗方案除去這些雜質離子？ 提示： ②工業(yè)上電解食鹽水制燒堿時，食鹽水為什么必須要精制？ ③用惰性電極電解飽和食鹽水時，為什么要用隔膜把電解槽分成陽極室 、陰極室？ ④步驟c制取漂白粉時是將Cl2通入澄清石灰水中嗎？ 答案　(1)a.2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ b．Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O c．2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O d．H2＋Cl22HCl e．2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ (2)① ②精制食鹽水的目的是除去食鹽水中的Ca2＋、Mg2＋、SO等雜質離子，以防Mg2＋與OH－結合生成Mg(OH)2堵塞隔膜電解槽中的隔膜，造成電解失敗。 ③電解時，陽極產(chǎn)生Cl2，陰極產(chǎn)生H2，若無隔膜，二者混合光照時會發(fā)生爆炸，隔膜的作用是將H2和Cl2隔開，以防發(fā)生危險。 ④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)，應為石灰乳。 5．從鋁土礦中獲得鋁 流程Ⅰ： (1)涉及反應(寫出并配平化學方程式) ①________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ④________________________________________________________________________。 ⑤________________________________________________________________________。 (2)問題探討(思考并回答問題) ①步驟①加入過量鹽酸后的實驗操作是____________________________________________。 ②步驟②能否用氨水代替NaOH溶液？ ③步驟③中若將CO2的量改為“少量”，得到的產(chǎn)物還是NaHCO3嗎？ 流程Ⅱ： (1)涉及反應 a________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 b________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 c________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)問題探討 ①步驟b中將鹽酸改為“CO2”合適嗎？為什么？ ②步驟c中將氨水改為“NaOH溶液”合適嗎？ ③冶煉金屬鋁能否用氯化鋁代替氧化鋁？ 答案　流程Ⅰ：(1)①Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O、 Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O ②AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋3NaCl＋2H2O、 FeCl3＋3NaOH===Fe(OH)3↓＋3NaCl、 HCl＋NaOH===NaCl＋H2O ③NaAlO2＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋NaHCO3、 NaOH＋CO2===NaHCO3 ④2Al(OH)3Al2O3＋3H2O ⑤2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ (2)①過濾 ②不能，原因是Al3＋與過量氨水反應生成Al(OH)3沉淀，達不到分離Al3＋、Fe3＋的目的。 ③不是NaHCO3而是Na2CO3。 流程Ⅱ： (1)a.Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O、 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O b．Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl、 NaAlO2＋4HCl===NaCl＋AlCl3＋2H2O、 NaOH＋HCl===NaCl＋H2O c．AlCl3＋3NH3H2O===Al(OH)3↓＋3NH4Cl、 HCl＋NH3H2O===NH4Cl＋H2O (2)①不合適，因為過量CO2與NaAlO2、Na2SiO3反應生成Al(OH)3和H2SiO3沉淀，達不到分離SiO和AlO的目的。 ②不合適，因為Al(OH)3能溶于NaOH。 ③不能，因為AlCl3屬于共價化合物。 6．工業(yè)煉鐵 (1)設備：煉鐵高爐。 (2)原料：鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石。 (3)原理：C＋O2CO2、 CO2＋C2CO、 3CO＋Fe2O33CO2＋2Fe。 (4)討論：石灰石的作用是什么(用方程式回答)? 答案　CaCO3CaO＋CO2↑ CaO＋SiO2CaSiO3 7．工業(yè)上制高純硅 (1)涉及反應 a________________________________________________________________________。 b________________________________________________________________________。 c________________________________________________________________________。 (2)問題探討 ①步驟a中石英砂與焦炭高溫下反應時為什么要隔絕空氣？ ②用石英砂和焦炭制備粗硅的反應中，焦炭的作用是什么？ ③粗硅與HCl完全反應后，經(jīng)冷凝得到的SiCl4(沸點57.6 ℃)中混有少量的SiHCl3(沸點33 ℃)，提純SiCl4采用的方法是什么？ ④由SiO2與C高溫下反應得到的粗硅中可能含有什么雜質？ 答案　(1)a.SiO2＋2CSi＋2CO↑ b．Si＋2Cl2SiCl4 c．SiCl4＋2H2Si＋4HCl (2)①高溫下，焦炭和空氣中的O2會發(fā)生反應。 ②提供能量，作還原劑。 ③蒸餾。 ④SiO2、C、SiC等。 8．硫酸的工業(yè)生產(chǎn) (1)涉及反應 a________________________________________________________________________。 b________________________________________________________________________。 c________________________________________________________________________。 (2)問題探討 ①煅燒黃鐵礦要在沸騰爐中進行，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，煅燒時為什么要將礦石粉碎成粉末狀？ ②在接觸室中通入過量的氧氣，能否將SO2全部轉化成SO3? ③依據(jù)化學反應速率和化學平衡原理，增大壓強對SO2催化氧化成SO3的反應是十分有利的，而工業(yè)生產(chǎn)上為什么不采用高壓而采用常壓下進行反應？ ④吸收塔中發(fā)生的是SO3與水的反應，為什么吸收SO3氣體時用98%的濃硫酸而不用水吸收？ ⑤硫酸工廠的尾氣中含有大量的SO2，寫出用氨水吸收SO2的化學方程式。 答案　(1)a.4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2 b．2SO2＋O22SO3 c．SO3＋H2O===H2SO4 (2)①增大礦石和氧氣的接觸面積，提高燃燒效率。 ②不能，原因是SO2催化氧化成SO3的反應是可逆反應。 ③常壓下，SO2催化氧化成SO3的轉化率已經(jīng)很高，增大壓強，即增加了設備的投資，得不償失。 ④用水吸收SO3易形成硫酸的酸霧，影響吸收效率。 ⑤SO2＋NH3H2O===NH4HSO3、 2NH3H2O＋SO2===(NH4)2SO3＋H2O。 9．合成氨與硝酸工業(yè) (1)涉及反應 ①________________________________________________________________________。 ②________________________________________________________________________。 ③________________________________________________________________________。 ④________________________________________________________________________。 (2)問題探討 ①在合成氨中怎樣獲得H2(用方程式表示)? ②在吸收塔中為什么NO2被水吸收過程中要補充一定量的空氣？ ③工業(yè)制硝酸時，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？ ④已知Ⅰ.NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O Ⅱ.2NO2＋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，則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？ 答案　(1)①N2＋3H22NH3 ②4NH3＋5O24NO＋6H2O ③2NO＋O2===2NO2 ④3NO2＋H2O===2HNO3＋NO (2)①C＋H2O(g)CO＋H2、 CO＋H2O(g)CO2＋H2。 ②因NO2與水反應生成HNO3時只有的NO2轉化成HNO3，通入空氣的目的是NO2與O2作用完全轉化成HNO3，方程式為4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。 ③不能，有害氣體的主要成分是NO和NO2。 ④1.5≤x＜2，通入一定量的空氣(或O2)后，再被NaOH溶液吸收。 1．為探索工業(yè)含鋁、鐵、銅合金廢料的再利用，甲同學設計的實驗方案如下： 請回答： (1)寫出反應①的化學方程式_______________________________________________， 反應②生成沉淀的離子方程式____________________________________________________。 (2)為了檢測濾液D中含有的金屬離子，可設計實驗方案為(試劑自選)__________________ ________________________________________________________________________。 (3)在濾渣B中滴加稀硫酸時，發(fā)現(xiàn)反應速率比一般的鐵粉反應速率要大，其原因是________________________________________________________________________。 (4)若考慮綠色化學工藝，在濾渣E中加入稀硫酸和試劑Y制膽礬晶體，試劑Y為無色液體，則反應④的總化學方程式為_______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)2Al＋ 2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO (2)用試管取少量濾液D，向濾液中滴加KSCN(或NaSCN 或NH4SCN)溶液無明顯現(xiàn)象，滴入氯水(或雙氧水或通入Cl2)若變成血紅色，則溶液中存在Fe2＋ (3)銅、鐵與稀硫酸形成了原電池 (4)Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O 2．硼泥主要由MgO和SiO2組成，含有少量Fe2O3、FeO、Al2O3等雜質。用硼泥生產(chǎn)氫氧化鎂的工藝流程如下圖所示： 已知一定濃度的金屬離子生成相應的氫氧化物沉淀的pH如下表所示： 氫氧化物 開始沉淀時的pH 完全沉淀時的pH Mg(OH)2 9.3 10.8 Fe(OH)2 7.6 9.6 Fe(OH)3 2.7 3.7 Al(OH)3 3.7 4.7 (1)MgO的電子式為_____________________________________________________________。 (2)濾渣2的主要成分是________________，向濾渣2中繼續(xù)加入過量的NaOH溶液，發(fā)生反應的離子方程式為__________________________________________________________。 (3)加入NaOH調節(jié)溶液pH＝12.0時，發(fā)生反應的離子方程式為________________________________________________________________________。 (4)利用Mg(OH)2與含SO2的煙氣反應生成MgSO4，可以使煙氣脫硫，該反應的化學方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)Mg2＋[]2－ (2)Fe(OH)3 、Al(OH)3　Al(OH)3＋OH－ ===AlO＋2H2O (3)Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ (4)2Mg(OH)2＋2SO2＋O2===2MgSO4 ＋2H2O 3．硝酸銨是一種重要的工業(yè)產(chǎn)品，某工廠制備硝酸銨的流程圖如下。請回答下列問題： (1)1909年化學家哈伯在實驗室首次合成了氨，2007年諾貝爾化學獎獲得者格哈德埃持爾在哈伯研究基礎上證實了氫氣與氮氣在固體催化劑表面合成氨的反應過程，示意圖如下所示： 已知圖⑤表示生成的NH3離開催化劑表面，圖②和圖③的含義分別是________________________________________________________________________。 (2)在合成氨的設備(合成塔)中，設置熱交換器的目的是_________________________ ________________________________________________________________________； 在合成硝酸的吸收塔中通入空氣的目的是______________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)若用NH3制取NO的轉化率為96%，NO轉化則制取HNO3的氨占全部氨的物質的量分數(shù)為________________________________________________________________________。 答案　(1)N2、H2被吸附在催化劑表面；在催化劑表面，N2、H2中化學鍵斷裂 (2)利用余熱，節(jié)約能源　可使NO循環(huán)利用，全部轉化成HNO3 (3)51% 4．(2016溫州中學高二期末)海帶中含有豐富的碘。為了從海帶中提取碘，某研究性學習小組設計并進行了以下實驗： 請?zhí)顚懴铝锌瞻祝? (1)步驟③的實驗操作名稱是________；步驟⑥的目的是從含碘苯溶液中分離出單質碘和回收苯，該步驟的實驗操作名稱是________。 (2)步驟④反應的離子方程式是_____________________________________________。 (3)從含碘單質的有機溶液中分離出單質碘和回收有機溶劑，應選擇的實驗裝置是________。 答案　(1)過濾　蒸餾 (2)2I－＋MnO2＋4H＋===Mn2＋＋I2＋2H2O (3)C