小專題教材流程梳理（定稿）

課題：課題：教材流程梳理工藝流程第(1)期編輯與整理：沈立鵬一.從鋁土礦中提煉鋁1.流程Ⅰ（1）涉及反應(yīng)①Al2O3+6HCl2AlCl3+3H2O，F(xiàn)e2O3+6HCl2FeCl3+3H2O②HCl+NaOHNaCl+H2O，F(xiàn)eCl3+3NaOHFe(OH)3↓+3NaCl，AlCl3+4NaOHNaAlO2+3NaCl+2H2O③NaAlO2+CO2+2H2OAl(OH)3↓+NaHCO3，NaOH+CO2NaHCO3④2Al(OH)3Al2O3+3H2O⑤2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑（2）問題探討①步驟①加入過量鹽酸后的實驗操作是什么？【提示】過濾②步驟②能否用氨水代替NaOH溶液？【提示】不能；原因是Al3+與過量氨水反應(yīng)生成Al(OH)3沉淀，達不到分離Al3、Fe3+的目的。③步驟③若將CO2的量改為“少量”，得到的產(chǎn)物還是NaHCO3嗎？【提示】不是NaHCO3而是Na2CO3流程Ⅱ（1）涉及反應(yīng)①Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O，SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O②Na2SiO3+2HClH2SiO3↓+2NaCl，NaAlO2+4HClNaCl+AlCl3+2H2O③AlCl3+3NH3·H2OAl(OH)3↓+3NH4Cl，HCl+NH3·H2ONH4Cl+H2O（2）問題探討①步驟②中將鹽酸改為“CO2”合適嗎？為什么？【提示】不合適；因為過量CO2與NaAlO2、Na2SiO3反應(yīng)生成Al(OH)3和H2SiO3沉淀，達到AlO2-、SiO32-的目的。②步驟③中將氨水改為“NaOH溶液”合適嗎？【提示】不合適；因為Al(OH)3能溶于NaOH。③冶煉金屬鋁能否用氯化鋁代替氧化鋁？【提示】不能；因為AlCl3屬于共價化合物?！緦?yīng)練習(xí)】1．工業(yè)上用鋁土礦主要成分為Al2O3，F(xiàn)e2O3等提取Al2O3做冶煉鋁的原料，由熔鹽電解法獲得的粗鋁中含一定量的金屬鈉和氫氣，這些雜質(zhì)可采用吹氣精煉法除去，產(chǎn)生的尾氣經(jīng)處理后可用于鋼材鍍鋁．工藝流程如下圖所示：已知：NaCl熔點為；AlCl3在升華（1）下列措施可提高浸取率的是______a將鋁土礦粉碎成粉末與NaOH溶液反應(yīng)b增大固、液質(zhì)量比c浸取時間縮短一半d適當(dāng)升高溫度（2）向濾液中通入過量所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______（3）將連續(xù)通入坩堝中的粗鋁熔體，雜質(zhì)隨氣泡上浮而除去．氣泡的主要成分除外還含有______固態(tài)雜質(zhì)粘附于氣泡上，在熔體表面形成浮渣，浮渣中肯定存在______．（4）鍍鋁電解池中，金屬鋁為陽極，熔融鹽電鍍液中鋁元素主要以形式存在，則陽極的電極反應(yīng)式為______．（5）鋼材鍍鋁后，抗腐蝕性能會大大增強，其原因是______．【解析】氧化鋁膜能防止鋼材腐蝕或致密的氧化鋁膜將環(huán)境中的電解質(zhì)溶液與內(nèi)層金屬隔離。鋁土礦加入氫氧化鈉溶液浸取過濾，赤泥主要成分為氧化鐵，濾液中含有偏鋁酸鈉，加入過量二氧化碳得到氫氧化鋁沉淀，焙燒得到氧化鋁，氧化鋁電解得到粗鋁，粗鋁在坩堝中精煉高溫通入氯氣，將連續(xù)通入坩堝中的粗鋁熔體，雜質(zhì)隨氣泡上浮而除去，得到高純鋁液，氣體冷卻得到氯化鋁固體，鍍鋁電解池中，金屬鋁為陽極，熔融鹽電鍍液中鋁元素主要以形式存在，通過電鍍在表面鍍。（1）為固體和溶液的反應(yīng)，增大反應(yīng)速率，可增大溶液濃度、升高溫度以及增大固體的表面積，只有a、d符合，故答案為：a、d；（2）濾液中含有偏鋁酸鈉，通入過量所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：，故答案為：；（3）粗鋁含有一定量的金屬鈉和氫氣，鈉、鋁和氯氣反應(yīng)生成了氯化鈉和氯化鋁，氫氣和氯氣發(fā)生反應(yīng)生成氯化氫，其中氯化鈉熔點為，較高，是固態(tài)雜質(zhì)隨氣泡上浮，氣泡的主要成分除外還含有、HCl、，故答案為：、HCl、；NaCl；（4）電鍍池中鍍件金屬鋁作陽極，金屬鋁失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，；故答案為：；（5）鋁金屬表面形成的致密氧化鋁膜具有保護作用，致密的氧化膜能隔絕鋼材與空氣中的、和等接觸，使電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕不能發(fā)生；故答案為：表面形成的致密氧化鋁膜能防止鋼材腐蝕或致密的氧化鋁膜將環(huán)境中的電解質(zhì)溶液與內(nèi)層金屬隔離。2．鋁土礦（主要成分為Al2O3，還含有SiO2、Fe2O3）是工業(yè)上制備金屬鋁的主要原料。工業(yè)上提取鋁的工藝流程如下：（1）在操作Ⅰ之前先將鋁土礦研磨成粉末，目的是：___________________；（2）沉淀A的化學(xué)式是__________；（3）步驟③中通入過量CO2，產(chǎn)生沉淀C的離子方程式為_________________________；（4）工業(yè)上用電解熔融Al2O3的方法制備金屬鋁，其反應(yīng)方程式為____________；（5）在生活中，常利用Al與Fe2O3間的鋁熱反應(yīng)來進行焊接鋼軌。除了Fe2O3，鋁粉還可以與很多金屬氧化物組成鋁熱劑，下列氧化物中不能與鋁粉組成鋁熱劑的是___________；a.MgO

b.V2O5

c.Fe3O4

d.MnO2（6）我國首創(chuàng)以鋁—空氣—海水電池為能源的新型電池，用作海水標(biāo)志燈已研制成功。該電池以取之不盡的海水為電解質(zhì)溶液，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。負(fù)極材料是鋁，正極材料可以用石墨。寫出正極電極反應(yīng)式___________。【解析】（1）在操作Ⅰ之前先將鋁土礦研磨成粉末，目的是增大固液接觸面積，加快反應(yīng)速率，增大原料的浸取率；（2）通過以上分析知，沉淀A為SiO2，故答案為：SiO2

；（3）步驟③中通入過量CO2氣體生成的氫氧化鋁，離子方程式為：AlO2?+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3?；（4）工業(yè)上用電解熔融Al2O3的方法制備金屬鋁，其反應(yīng)方程式為：2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑；（5）鋁熱反應(yīng)是鋁粉把某些金屬氧化物當(dāng)中的金屬置換出來的反應(yīng)，該反應(yīng)將會放出大量的熱，其中鋁粉和金屬氧化物作為鋁熱劑，鎂條和氯酸鉀作為引燃劑，作為鋁熱劑的金屬氧化物有：氧化鐵、氧化亞鐵、四氧化三鐵、五氧化二釩、三氧化二鉻、二氧化錳等，題目要求選擇不能作鋁熱劑的，故選a；（6）題干已經(jīng)指明，該電池的電極總反應(yīng)是Al與O2的反應(yīng)。反應(yīng)中Al失電子，應(yīng)為原電池的負(fù)極；O2得電子，應(yīng)為原電池的正極，正極電極反應(yīng)式為：2H2O+O2+4e?=4OH?。二.硅的制備（1）涉及反應(yīng)①SiO2＋2CSi＋2CO↑②Si＋2Cl2SiCl4③SiCl4＋2H2Si＋4HCl（2）問題探討①步驟①中石英砂與焦炭高溫下反應(yīng)時為什么要隔絕空氣？【提示】高下，焦炭和空氣中的O2發(fā)生反應(yīng)。②用石英砂和焦炭制備粗硅的反應(yīng)中，焦炭的作用是什么？【提示】提供能量，作還原劑。③粗硅與HCl完全反應(yīng)后，經(jīng)泠凝得到的SiCl4(沸點℃)中混有少量的SiHCl3(沸點33℃)，提純SiCl4采用的方法是什么？【提示】蒸餾。④由SiO2與C高溫下反應(yīng)得到的粗硅中可能含有什么雜質(zhì)？【提示】SiO2、C、SiC等?！緦?yīng)練習(xí)】1．2022年8月31日，華為公司發(fā)布AI芯片麒麟980，標(biāo)志著我國高科技企業(yè)的芯片制造技術(shù)邁入國際領(lǐng)先水平。組成芯片的核心物質(zhì)是高純度硅。下圖是以石英砂為原料同時制備硅和金屬鋰的流程。石英砂的主要成分為，含有少量、、已知：LiCl的熔點是、沸點是；在分解完全。常溫下，，。（1）粗硅中常含有副產(chǎn)物SiC，請寫出中生成SiC的反應(yīng)方程式__________。（2）操作a為___________；試劑X是___________。（3）已知操作b為加熱，可選擇的適宜溫度是______

（4）本生產(chǎn)工藝要求，要控制LiCl和溶液中的雜質(zhì)離子濃度在以下，應(yīng)控制溶液的pH為_____，此時溶液中的濃度為___________?！窘馕觥渴⑸凹尤臌}酸酸浸過濾得到二氧化硅和濾液，二氧化硅和碳高溫反應(yīng)生成粗硅，粗硅和氧氣高溫反應(yīng)生成SiCl4和濾渣，SiCl4和H2高溫反應(yīng)得到純硅，濾液加入試劑氨水過濾得到氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀和濾液LiCl溶液、NH4Cl溶液，蒸發(fā)結(jié)晶得到LiCl和NH4Cl固體，加熱固體，氯化銨分解生成氨氣和氯化氫氣體，重新反應(yīng)得到固體氯化銨，得到固體LiCl，電解熔融固體得到鋰；（1）①中生成SiC的反應(yīng)是碳和二氧化硅反應(yīng)生成碳化硅和一氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式：SiO2+3CSiC+2CO↑；（2）分析可知操作a為固體和溶液分離操作為過濾，流程圖中沉淀生成的過程可知，沉淀離子的試劑X為氨水；（3）的熔點是、沸點是；在分解完全，操作b可選擇的適宜溫度是；（4）要控制雜質(zhì)離子濃度在×10-6mol/L以下，Ksp[Al（OH）3]=，，，pH=，鋁離子完全沉淀時，鐵離子肯定完全沉淀，此時Ksp[Fe（OH）3]=，。2．晶體硅是一種重要的非金屬材料，制備高純硅的主要步驟如下：①高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅；②粗硅與干燥HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl3：Si＋3HClSiHCl3＋H2；③SiHCl3與過量H2在1000～1100℃反應(yīng)制得純硅。已知SiHCl3能與H2O強烈反應(yīng)，在空氣中易自燃。請回答下列問題。（1）第①步制備粗硅的化學(xué)反應(yīng)方程式為___。（2）粗硅與HCl反應(yīng)完全后，經(jīng)冷凝得到的SiHCl3（沸點℃）中含有少量SiCl4（沸點℃）和HCl（沸點℃），提純SiHCl3采用的方法為__。（3）用SiHCl3與過量H2反應(yīng)制備純硅的裝置如圖（熱源及夾持裝置已略去）。①裝置B中的試劑是__，裝置C中的燒瓶需要加熱，其目的是__；②反應(yīng)一段時間后，裝置D中觀察到的現(xiàn)象是__，裝置D不能采用普通玻璃管的原因是__，裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為__；③為保證制備純硅實驗的成功，操作的關(guān)鍵是檢查實驗裝置的氣密性，控制好反應(yīng)溫度以及___；④為鑒定產(chǎn)品硅中是否含微量鐵單質(zhì)，將試樣用稀鹽酸溶解，取上層清液后需再加入的試劑是___（填字母）。a．碘水b．氯水c．NaOH溶液d．KSCN溶液e．Na2SO3溶液【解析】（1）高溫下，碳做還原劑時，生成CO，制粗硅的化學(xué)方程式為SiO2＋2CSi＋2CO↑；（2）利用沸點的不同提純SiHCl3，可用分餾（或蒸餾）的方法；（3）①鋅和稀硫酸反應(yīng)制得的氫氣中含有水蒸氣，而SiHCl3能與水劇烈反應(yīng)，所以實驗中應(yīng)使用干燥的氫氣，一般選用濃H2SO4干燥氫氣；加熱的目的是使SiHCl3汽化，進入裝置D中；②高溫下，SiHCl3和氫氣反應(yīng)生成硅單質(zhì)，硅單質(zhì)是灰黑色固體，所以D裝置中的現(xiàn)象是：石英管的內(nèi)壁附有灰黑色晶體，SiHCl3與過量的H2在1000℃～1100℃反應(yīng)制得純硅，化學(xué)方程式為SiHCl3＋H2Si＋3HCl；裝置D不能采用普通玻璃管的原因是：溫度太高，普通玻璃管易熔化；③氫氣是可燃性氣體，當(dāng)氫氣的量達到一定時易產(chǎn)生爆炸，SiHCl3在空氣中易自燃，所以實驗的關(guān)鍵是檢查裝置的氣密性、控制好溫度，以及先通一段時間H2將裝置中的空氣排盡；④鐵能和稀鹽酸反應(yīng)生成亞鐵離子，亞鐵離子有還原性，亞鐵離子能被氯水氧化生成鐵離子，鐵離子遇硫氰化鉀溶液變紅色，所以可以用氯水和硫氰化鉀溶液檢驗鐵的存在，故選bd。氯堿工業(yè)（1）涉及反應(yīng)①2NaCl+2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH+H2↑+Cl2↑②Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O③2Cl2+2Ca(OH)2CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O④Cl2+H22HCl（2）問題探討①食鹽中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等雜質(zhì)離子，如何設(shè)計實驗方案除去這些雜質(zhì)離子？【提示】、BaCl2、Na2CO3、過濾、鹽酸、NaOH、Na2CO3、過濾、鹽酸c.BaCl2、Na2CO3、NaOH、過濾、鹽酸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？【提示】精制食鹽水的目的是除去食鹽水中的Ca2+、Mg2+、SO42-等雜質(zhì)離子，以防Mg2+與OH-結(jié)合生成Mg(OH)2堵塞隔膜電解槽中的隔膜，造成電解失敗。③有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？【提示】電解時，陽極產(chǎn)生氯氣，陰極產(chǎn)生氫氣，若無隔膜，二者混合光照時發(fā)生爆炸，隔膜的作用是將H2與Cl2隔開，以防發(fā)生危險。④步驟③制取漂白粉時是將Cl2通入澄清石灰水中嗎？【提示】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(yīng)改為石灰乳。【對應(yīng)練習(xí)】1．氯堿廠電解飽和食鹽水制取NaOH的工藝流程示意圖如下：依據(jù)上圖，完成下列填空：（1）用惰性電極電解飽和食鹽水時，與電源正極相連的電極上所發(fā)生的電極反應(yīng)式為_____________；與電源負(fù)極相連的電極附近，溶液pH______（選填：不變、升高或下降）。（2）如果粗鹽中SO42-含量較高，必須加鋇劑除去，該鋇試劑可以是_________；a．Ba（OH）2b．Ba（NO3）2c．BaCl2（3）工業(yè)食鹽含Ca2+、Mg2+等雜質(zhì)，精制過程發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_______________、_______________；（4）氯堿工業(yè)所用的隔膜電解裝置，廣泛應(yīng)用于多種化工產(chǎn)品生產(chǎn)，如工業(yè)上用惰性電極電解Na2CO3溶液得到含NaHCO3，原理如下圖所示。陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學(xué)式為__________，a%_____b%（填“<、>、=”），NaHCO3產(chǎn)生在_______室（填“陰極”或“陽極”）。【解析】（1）電解食鹽水，與電源正極相連的電極為陽極，陽極上生成氯氣，電極反應(yīng)式為2Cl--2e-═Cl2↑，與電源負(fù)極相連的電極為陰極，陰極上生成氫氣和NaOH，生成了堿，所以陰極附近溶液的pH升高，故答案為：2Cl--2e-═Cl2↑；升高；（2）添加鋇試劑除去SO42-，注意不能引入新的雜質(zhì)，選Ba（NO3）2會引入雜質(zhì)硝酸根離子，所以選ac，故答案為：ac；（3）Ca2+、Mg2+等雜質(zhì)與碳酸鈉、NaOH反應(yīng)轉(zhuǎn)化為沉淀，精制過程發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：Ca2++CO32-═CaCO3↓、Mg2++2OH-═Mg（OH）2↓，故答案為：Ca2++CO32-=CaCO3↓；Mg2++OH-=Mg（OH）2↓；（4）陰極上氫離子得到電子生成氫氣，則陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學(xué)式為H2，剩余氫氧根生成氫氧化鈉，使得排出的氫氧化鈉濃度增大，即a%＜b%，陽極反應(yīng)為2H2O-4e-═O2↑+4H+，溶液中c（H+）增大，發(fā)生反應(yīng)：CO32-+H+═HCO3-，部分Na+透過離子交換膜向陰極移動，最終獲得含NaHCO3的陽極液，故答案為：H2；＜；陽極。工業(yè)上利用黃鐵礦(Fe2S)制取硫酸（1）涉及反應(yīng)①4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2②2SO2+O2eq\o(,\s\up7(催化劑))2SO3③SO3+H2OH2SO4（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？【提示】增大礦石和氧氣的接觸面積，提高燃燒效率。②在接觸室中通入過量的氧氣，能否將SO2全部轉(zhuǎn)化成SO3？【提示】不能；原因是SO2催化氧化成SO3的反應(yīng)是可逆反應(yīng)。③依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速成率和化學(xué)平衡原理，增大壓強對SO2催化氧化成SO3的反應(yīng)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(yīng)？【提示】常壓下，SO2催化氧化成SO3的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，增大壓強，即增加了設(shè)備的投資，得不償失。④吸收塔中發(fā)生的是SO3與水的反應(yīng)，為什么吸收SO3氣體時用98%的濃硫酸而不用水吸收？【提示】用水吸收SO3易形成硫酸的酸霧，影響吸收效率。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(xué)方程式?！咎崾尽縎O2+SO2+(NH4)2SO4+H2O6．工業(yè)上以黃鐵礦（FeS2）為原料，采用接觸法生產(chǎn)硫酸的流程圖如下。（1）黃鐵礦在沸騰爐中反應(yīng)的化學(xué)方程式為。（2）為充分利用反應(yīng)放出的熱量，接觸室中應(yīng)安裝（填“設(shè)備Ⅰ”的名稱）。（3）原料氣在一定條件下通入接觸室中，測量各截面過程氣體流中各種氣體的物質(zhì)的量的百分含量如下，則該過程中SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為（精確到0.l）。（4）在吸收塔中將SO3轉(zhuǎn)化成硫酸，使用％的硫酸從上方噴淋，而不使用水的理由是。吸收塔中填充有許多瓷管，其作用是。（5）尾氣中常含有N2、O2、SO2、微量的SO3等。為了綜合利用尾氣，可將其通人氨水中，再按一定比例加人碳酸氫銨，降低溫度析出含結(jié)晶水的晶體。已知該結(jié)晶水合物的相對分子質(zhì)量為134，則其化學(xué)式為。（6）能用于測定硫酸尾氣中SO2含量的是（填標(biāo)號）。A．NaOH溶液、酚酞試液B．KMnO4溶液、稀H2SO4C．碘水、淀粉溶液D．氨水、酚酞試液【解析】（1）黃鐵礦在沸騰爐中反應(yīng)的化學(xué)方程式為4FeS2＋11O28SO2＋2Fe2O3。（2）為充分利用反應(yīng)放出的熱量，接觸室中應(yīng)安裝熱交換器。（3）設(shè)混合氣體是100mol，則反應(yīng)前SO2是6mol。根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，平衡時SO2的含量是%，設(shè)反應(yīng)中消耗SO2是xmol，則根據(jù)方程式2SO2+O2＝2SO3可知，氣體的物質(zhì)的量減少，則反應(yīng)后的氣體是100—，因此，解得x＝，所以SO2的轉(zhuǎn)化率是。（4）用水直接吸收容易形成酸霧，則在吸收塔中將SO3轉(zhuǎn)化成硫酸，使用％的硫酸從上方噴淋，而不使用水的理由是防止形成酸霧，有利于SO3的吸收。吸收塔中填充有許多瓷管，可以增大反應(yīng)物的接觸面積，所以其作用是增大氣液接觸面積，有利于SO3的吸收。（5）尾氣中常含有N2、O2、SO2、微量的SO3等。為了綜合利用尾氣，可將其通入氨水中，再按一定比例加入碳酸氫銨，降低溫度析出含結(jié)晶水的晶體，則根據(jù)原子守恒可知該晶體是亞硫酸銨的結(jié)晶水合物。亞硫酸銨的相對分子質(zhì)量是116，則結(jié)晶水的相對分子質(zhì)量是134-116＝18，所以結(jié)晶水合物的化學(xué)式為（NH4）2SO3·H2O。（6）溶液與SO2反應(yīng)生成亞硫酸鈉，但亞硫酸鈉溶液仍然顯堿性，則不能通過酚酞試液判斷滴定終點，因此無法測定尾氣含量，A錯誤；B.酸性KMnO4溶液能氧化SO2，且酸性高錳酸鉀溶液顯紅色，可以通過顏色判斷滴定終點，可以測定含量，B正確；C.碘水能把SO2氧化為硫酸，通過淀粉溶液判斷滴定終點，可以測定含量，C正確；D.氨水與SO2反應(yīng)生成亞硫酸銨，但亞硫酸銨溶液仍然顯堿性，則不能通過酚酞試液判斷滴定終點，因此無法測定尾氣含量，D錯誤，答案選BC。工業(yè)制硝酸（1）涉及反應(yīng)①4NH3＋5O2eq\o(=====,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))4NO＋6H2O②2NO＋O22NO2③3NO2＋H2O2HNO3＋NO（2）問題探討①步驟③吸收塔中為什么NO2被水吸收過程中要補充一定量的空氣？【提示】因為NO2與水反應(yīng)生成HNO3時只有2/3的NO2轉(zhuǎn)化成HNO3，通入空氣的目的是使NO2與O2作用完全轉(zhuǎn)化成HNO3，方程式為4NO＋O2+2H2O4HNO3②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？【提示】不能；NO和NO2③已知：①NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O②2NO2+2NaOHNaNO2+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？【提示】（1）5≤x≤2；通入一定量的空氣(或O2)后，再被NaOH溶液吸收?！緦?yīng)練習(xí)】1．工業(yè)上制取硝酸銨的流程圖如下，請回答下列問題：（1）在上述工業(yè)制硝酸的生產(chǎn)中，B設(shè)備的名稱是_____________，其中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________。（2）此生產(chǎn)過程中，N2與H2合成NH3所用的催化劑是___________。1909年化學(xué)家哈伯在實驗室首次合成了氨，2022年化學(xué)家格哈德·埃特爾在哈伯研究所證實了氫氣與氮氣在固體催化劑表面合成氨的反應(yīng)過程，示意圖如下：分別表示N2、H2、NH3。圖⑤表示生成的NH3離開催化劑表面，圖②和③的含義分別是__________、_____________。（3）在合成氨的設(shè)備（合成塔）中，設(shè)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____________。（4）生產(chǎn)硝酸的過程中常會產(chǎn)生一些氮的氧化物，可用如下兩種方法處理：堿液吸收法：NO＋NO2＋2NaOH＝2NaNO2＋H2ONH3還原法：8NH3＋6NO2催化劑△7N2＋12H2O（NO也有類似的反應(yīng)）以上兩種方法中，符合綠色化學(xué)的是______________。（5）某化肥廠用NH3制備NH4NO3。已知：由NH3制NO的產(chǎn)率是96%、NO制HNO3的產(chǎn)率是92%，則制HNO3所用去的NH3的質(zhì)量占總耗NH3質(zhì)量（不考慮其它損耗）的_______%。（6）硝酸銨是一種常用的氮肥，在貯存和使用該化肥時，應(yīng)注意的事項及理由是：________________________________________________________?！窘馕觥浚?）氨氣在氧化爐中被催化氧化，B設(shè)備的名稱是氧化爐；氨氣被氧化為NO和水，其反應(yīng)的方程式為：4NH3+5O24NO+6H2O；（2）N2與H2合成NH3所用的催化劑是鐵砂網(wǎng)；圖②中兩種雙原子分子被吸附在催化劑表面，即N2、H2被吸附在催化劑表面；③中分子中的化學(xué)鍵斷裂生成原子，即在催化劑表面N2、H2中的化學(xué)鍵斷裂生成N原子和H原子；（3）合成氨的反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)，反應(yīng)過程中會放出大量的熱，用熱交換器可以充分利用余熱，節(jié)約能源；在吸收塔中二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸和NO，通入空氣，NO能被空氣中的氧氣氧化為二氧化氮，二氧化氮再與水反應(yīng)生成硝酸，這樣使NO循環(huán)利用，全部轉(zhuǎn)化為硝酸；（4）堿液吸收法：NO+NO2+2NaOH═2NaNO2+H2O，NH3還原法：8NH3+6NO27N2+12H2O，分析可知堿液吸收法消耗大量的氫氧化鈉生成的亞硝酸鹽毒，NH3還原法產(chǎn)物無污染，得到合成氨的原料氣，故符合綠色化學(xué)的是氨氣還原法，（5）由NH3制NO的產(chǎn)率是96%、NO制HNO3的產(chǎn)率是92%，根據(jù)氮原子守恒可知，NH3～NO～HNO3，則1mol氨氣可得到硝酸1mol×96%×92%=，由HNO3+NH3═NH4NO3，則該反應(yīng)消耗的氨氣的物質(zhì)的量為，氨氣的質(zhì)量之比等于物質(zhì)的量之比，則制HNO3所用去的NH3的質(zhì)量占總耗NH3質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)為×100%＝53%，即制HNO3所用去的NH3的質(zhì)量占總耗NH3質(zhì)量的53%；（6）由于硝酸銨受撞擊時易爆炸，因此硝酸銨不能與易燃物混放；不能用鐵錘等物將結(jié)塊的硝酸銨砸碎；不能受到嚴(yán)重撞擊，NH4NO3N2O↑+2H2O；銨鹽水解顯酸性不能和水解顯堿性的草木灰混合使用，硝酸銨是易溶于水的物質(zhì)易在土壤中流失；即①不能與堿性肥料混施；硝酸銨溶液呈酸性；②不能劇烈撞擊；硝酸銨易爆炸；③不能在雨水較多的地區(qū)使用；硝酸銨吸水性強，易流失。工業(yè)上制純堿（1）涉及反應(yīng)①NH3+H2O+CO2+NaClNaHCO3↓+NH4Cl②2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑（2）問題探討①工業(yè)制純堿時為先通入NH3后通入CO2？【提示】NH3在水中的溶解度大，形成的呈堿性，更容易吸收CO2，得到更多的NaHCO3；若先通入CO2，得到的HCO3-濃度小，不利于NaHCO3的生成。②工業(yè)上制備的純堿中可能混有哪些雜質(zhì)？【提示】依據(jù)制備反應(yīng)：NH3+H2O+CO2+NaClNaHCO3↓+NH4Cl可知混有的雜質(zhì)為NaCl和NH4Cl。③“碳酸化”后過濾獲得的物質(zhì)是什么？【提示】NaHCO3④過濾得到的母液為NH4Cl，加入熟石灰獲得循環(huán)使用的物質(zhì)是什么？【提示】NH3⑤設(shè)計實驗證明純堿產(chǎn)品中混有NaCl？【提示】取少量樣品于一試管中，加水配成溶液，加入足量硝酸酸化的AgNO3溶液，若有白色沉淀生成說明純堿樣品中混有NaCl。【對應(yīng)練習(xí)】1．我國制堿專家侯德榜先生潛心研究制堿技術(shù)，發(fā)明了侯氏制堿法。工業(yè)上以侯氏制堿法為基礎(chǔ)生產(chǎn)焦亞硫酸鈉（Na2S2O5）的工藝流程如下：已知：反應(yīng)Ⅱ包含2NaHSO3?Na2S2O5＋H2O等多步反應(yīng)。（1）反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式為________；在進行反應(yīng)Ⅰ時，向NaCl溶液中先通入_______（填“CO2”或“NH3”）；（2）“灼燒”時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________；（3）已知Na2S2O5與稀硫酸反應(yīng)放SO2，其離子方程式為__________。（4）副產(chǎn)品X化學(xué)式為________；生產(chǎn)中可循環(huán)利用的物質(zhì)為____________（化學(xué)式）。（5）為了減少產(chǎn)品Na2S2O5中的雜質(zhì)含量，理論上需控制反應(yīng)Ⅱ中氣體與固體反應(yīng)物的物質(zhì)的量之比為_________，若氣體量不足，則會導(dǎo)致___________________，檢驗產(chǎn)品中是否含有碳酸鈉雜質(zhì)，所需試劑是_________（填編號）。①酸性高錳酸鉀溶液②品紅溶液③澄清石灰水④飽和碳酸氫鈉溶液⑤NaOH溶液⑥稀鹽酸【解析】（1）反應(yīng)Ⅰ是飽和氯化鈉溶液與二氧化碳、氨氣反應(yīng)生成碳酸氫鈉和氯化銨，反應(yīng)方程式為NaCl＋CO2＋NH3＋H2O═NaHCO3↓＋NH4Cl；在進行反應(yīng)Ⅰ時，向NaCl溶液中先通入NH3，使溶液呈堿性，堿性條件下，能增大二氧化碳的溶解度；（2）“灼燒”時，CuS與氧氣反應(yīng)生成黑色氧化銅和二氧化硫氣體，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CuS+3O22CuO+2SO2；（3）Na2S2O5與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉、SO2、H2O，其離子方程式為S2O52-＋2H+═2SO2↑＋H2O。（4）氧化銅與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅溶液，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌，得到硫酸銅晶體，所以副產(chǎn)品X化學(xué)式為CuSO4·5H2O；根據(jù)流程圖可知，生產(chǎn)中可循環(huán)利用的物質(zhì)為CO2。（5）Na2S2O5中鈉與硫元素的原子數(shù)比是1:1，根據(jù)元素守恒，理論上需控制反應(yīng)Ⅱ中SO2與固體Na2CO3反應(yīng)物的物質(zhì)的量之比為2:1；若SO2不足，Na2S2O5產(chǎn)品中Na2SO3、Na2CO3等雜質(zhì)含量增加；檢驗產(chǎn)品中是否含有碳酸鈉雜質(zhì)，操作步驟是：取樣品，加入足量稀鹽酸，生成的氣體通入足量的高錳酸鉀溶液，除去二氧化硫，最后把氣體通入澄清石灰水，若溶液變渾濁，則含有碳酸鈉雜質(zhì)，需要的試劑是①③⑥。2．（1）應(yīng)用氨廠生產(chǎn)的氨氣，侯德榜設(shè)計了侯氏制堿法，其生產(chǎn)流程如下：①工業(yè)合成氨時，通常采用以鐵為主的催化劑，在溫度為℃和壓強為MPa的條件下合成。②沉淀池中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。③上述流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)為（填化學(xué)式），副產(chǎn)品為（填化學(xué)式）。④與氨堿法生產(chǎn)純堿比較，侯氏制堿法有什么優(yōu)點？。（2）實驗室制備純堿（Na2CO3）的主要步驟為：將飽和NaCl溶液倒入燒杯加熱，控制30—35℃，攪拌下分批加入研細(xì)的NH4HCO3固體，加料完畢，保溫30分鐘，靜置、過濾得NaHCO3晶體。用少量蒸餾水洗滌除去雜質(zhì)、抽干，轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中灼燒得Na2CO3固體。四種鹽在不同溫度下的溶解度表（g/100g水）⑤反應(yīng)溫度需要控制在30—35℃，原因是；為控制此溫度范圍，通常采取的加熱方法為。⑥保溫30分鐘，靜置后只析出NaHCO3晶體的原因。【解析】試題分析：（1）①工業(yè)合成氨時，通常采用溫度為400~500℃和壓強為10~30MPa的條件；②由圖中信息可知，NH3、CO2和食鹽水在沉淀池中反應(yīng)，會生成NH4Cl和NaHCO3，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式NH3＋CO2＋H2O+NaCl＝NH4Cl＋NaHCO3↓或NH3＋CO2＋H2O＝NH4HCO3；NH4HCO3＋NaCl＝NaHCO3↓＋NH4Cl；③由圖中信息可知，上述流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)為CO2、NH3,，副產(chǎn)品為NH4Cl；④與氨堿法生產(chǎn)純堿比較，侯氏制堿法的優(yōu)點是綜合利用原料（氯化鈉的利用率提高到了96%）、降低成本、減少環(huán)境污染；（2）⑤由于高于35℃NH4HCO3會分解，低于30℃反應(yīng)速率會降低；所以反應(yīng)溫度需要控制在30—35℃，為控制此溫度范圍，通常采取水浴加熱的方法；⑥由表中數(shù)據(jù)可知，30℃時NaHCO3的溶解度最小，所以保溫30分鐘，靜置后只析出NaHCO3晶體。從工業(yè)廢水中回收硫酸亞鐵和銅的工藝流程工業(yè)廢水中含水量有大量的FeSO4，較多的Cu2+和少量的Na+。為了減少污染并變廢為寶，回收硫酸亞鐵和金屬銅的工工藝流程如下：（1）涉及反應(yīng)①CuSO4+FeFeSO4+Cu②Fe+H2SO4FeSO4+H2↑（2）問題探討①步驟②中加入過量稀H2SO4的目的是什么？【提示】除去Cu中殘留的鐵。②步驟①中如何將Fe、Cu與FeSO4溶液分離？【提示】過濾。③步驟③中如何從FeSO4溶液中獲得硫酸亞鐵晶體？【提示】將FeSO4溶液加熱濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾得到。【對應(yīng)練習(xí)】1．某工廠的工業(yè)廢水中含有大量的FeSO4、較多的Cu2+和少量的Na+。為了減少污染并變廢為寶，工廠計劃從該廢水中回收硫酸亞鐵和金屬銅。請根據(jù)流程圖完成回收硫酸亞鐵和銅的簡單實驗方案，回答下列問題:（流程圖中無需填寫）（1）操作②的名稱為__________，所需要的玻璃儀器為________、___________、燒杯。（2）試劑⑤的化學(xué)式為___________，所發(fā)生的化學(xué)方程式為__________。（3）對④和⑧的混合溶液，不選用蒸發(fā)（余熱蒸干）獲得FeSO4·7H2O，原因是_________、___________。（說出兩點原因）【解析】工業(yè)廢水中含大量硫酸亞鐵、Cu2+和少量的Na+，從該廢水中回收硫酸亞鐵和金屬銅，結(jié)合流程可知，①為Fe，操作②為過濾，則④中主要含硫酸亞鐵，③中含Cu、Fe，加入⑤為H2SO4，操作⑥為過濾，得到⑦為Cu，⑧中主要含F(xiàn)eSO4，操作⑨為蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶、過濾，可得到FeSO4·7H2O。（1）操作②的名稱為過濾，所需要的玻璃儀器為漏斗、玻璃棒、燒杯，故答案為：過濾；漏斗；玻璃棒；（2）試劑⑤的化學(xué)式為H2SO4，化學(xué)方程式為Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，故答案為：H2SO4；Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑；（3）對④和⑧的混合溶液中含有鈉離子雜質(zhì)，另外硫酸亞鐵晶體受熱容易被空氣中的氧氣氧化，因此不選用蒸發(fā)（余熱蒸干）獲得FeSO4·7H2O，故答案為：無法除去Na+雜質(zhì)；防止硫酸亞鐵晶體受熱變質(zhì)。從海水中提取鎂（1）涉及反應(yīng)①MgSO4＋Ca(OH)2Mg(OH)2↓＋CaSO4②Mg(OH)2＋2HClMgCl2＋2H2O③MgCl（2）6H2OMgCl2＋6H2O④MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))Mg＋Cl2↑（2）問題探討①步驟③中加熱MgCl（2）6H2O制取無水MgCl2時，為什么要在HCl的氣流中進行？【提示】防止MgCl2水解。②從海水中提取鎂的工藝流程中，涉及哪些反應(yīng)類型？【提示】分解反應(yīng)、復(fù)分解反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)。③步驟④用電解法冶煉鎂時，能否用MgO代替MgCl2?【提示】不能；原因是MgO的熔點高，浪費能源。海水提溴（1）涉及反應(yīng)①2Br-+Cl2Br2+2Cl-②Br2+SO2+2H2OH2SO4+2HBr（2）問題探討①從海水中提取溴的工藝流程中為什么要設(shè)計兩步(步驟①④)將溴離子氧化為Br2的過程？【提示】將溴富集。②步驟⑤蒸餾的過程中，溫度應(yīng)控制在80~90℃，溫度過高或過低都不利于生產(chǎn)，請解釋原因?！咎崾尽繙囟冗^高，大量水蒸氣隨溴排出，溴蒸氣中水量增加，溫度越低，溴不能完全蒸出，回收率低。③步驟②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(yīng)過程的化學(xué)方程式。【提示】Br2+H2OHBr+HBrONa2CO3+2HBr2NaBr+H2O+CO2↑海帶中碘的提取（1）涉及反應(yīng)2I-+Cl2I2+2Cl-（2）問題探討①步驟⑤的目的是從含碘苯溶液中分離出單質(zhì)碘和回收苯，該步驟的實驗操作名稱是什么？【提示】蒸餾。②步驟④中，某同學(xué)選擇苯來提取碘的理由是什么？【提示】苯與水互不相溶，碘在苯中的溶解度比在水中的大，苯與水溶液易分層。③設(shè)計一種檢驗提取碘后的水溶液中是否還含有單質(zhì)碘的簡單方法。【提示】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(zhì)碘；若溶液不變藍，說明溶液不含碘?！緦?yīng)練習(xí)】1．從海水提取鎂和溴的流程如下，請回答相關(guān)問題。（1）海水進入沉淀池前，對海水進行處理有以下兩種方案：方案一：將曬鹽后的鹵水通入沉淀池；方案二：將加熱蒸發(fā)濃縮后的海水通入沉淀池。你認(rèn)為方案_________更合理。操作1的名稱_________。（2）提取鎂和溴①試劑a為_________（填化學(xué)式），通入試劑a發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_________。②吹出塔中通入熱空氣的目的是_________。③吸收塔中發(fā)生反應(yīng)離子方程式是_________。④無水MgCl2制備Mg的化學(xué)方程式是_____。（3）提取溴的過程中，經(jīng)過2次Br-→Br2轉(zhuǎn)化的目的是__。（4）從海水中提取溴的工藝也可以按如下圖所示（框圖中是主要產(chǎn)物）：i.過程③中反應(yīng)的離子方程式是________。ii.若最終得到的溴單質(zhì)中仍然混有少量的Cl2，應(yīng)加入_________將其除去。A．NaIB．NaBrC．SO2D．NaOH【解析】（1）曬鹽得到的鹵水是利用自然能源將水蒸發(fā)，加熱蒸發(fā)濃縮海水是人為地將水蒸發(fā)，相比之下，海水曬鹽更加經(jīng)濟，所以方案一更為合理；加入石灰乳，再經(jīng)過操作I可以得到濾液和Mg（OH）2，則說明操作I為過濾；（2）①試劑a的用途是將Br-氧化為Br2，一般使用Cl2，離子方程式為：2Br-+Cl2=Br2+2Cl-；②通入熱空氣是為了將Br2吹出，便于將溴元素富集起來；③在吸收塔中，Br2和SO2的水溶液發(fā)生反應(yīng)，其離子方程式為Br2+SO2+2H2O=4H++2Br-+SO42-；④MgCl2是離子化合物，制備Mg可以電解熔融的MgCl2（參考Na、Al的制備），反應(yīng)的方程式為：MgCl2（熔融）Mg+Cl2↑；（3）兩次將Br-轉(zhuǎn)化為Br2目的是將溴元素富集起來，以方便后續(xù)的處理；（4）i.題中已經(jīng)告知了該反應(yīng)的反應(yīng)物和目標(biāo)產(chǎn)物，則離子方程式為：5Br-+BrO3-+6H+=3Br2+3H2O；ii.A.NaI和Cl2會反應(yīng)生成I2，會引入新的雜質(zhì)，A錯誤；B