高中化学教材中的十大工艺流程重难点汇总!

高中化学教材中的十大工艺流程重难点汇总

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)

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)3 △ Al2O3+3H2O

⑤Al2O3 (熔融)电解 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Al3+与过量氨水反应生成Al(OH)3沉淀,达不到分离Al3+、Fe3+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+NH3H2O = Al(OH)3↓+NH4Cl

HCl+NH3H2O = 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SiO和AlO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

石英砂 ①焦炭高温 粗硅 ②Cl2加热 四氯化硅 ③H2高温 纯硅

(1)涉及反应

①SiO2+C 高温 Si+CO↑

②Si+Cl2 加热 SiCl4

③SiCl4+H2 高温 Si+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+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

(2)问题探讨

①食盐中含有Ca2+、Mg2+、SO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Ca2+、Mg2+、SO等杂质离子,以防Mg2+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+O2高温Fe2O3+SO2

②SO2+O2催化剂△SO3

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+NH3H2O = NH4HSO3,2NH3H2O+SO2 = (NH4)2SO3+H2O。

5.工业制硝酸

(1)涉及反应

①NH3+O2 催化剂△ NO+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

2NaHCO3 △ Na2CO3+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?

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