剖析12 教材中的工艺流程-备战2025年高考【化学工艺流程】考点剖析+对点精练（全国通用）

剖析12 教材中的工艺流程总结 1．侯氏制碱法 侯氏制碱法又称联合制碱法，是我国化学工程专家侯德榜于1943年所发明的一种高效、低成本的制碱方法，是将索尔维制碱法和合成氨法两种工艺联合起来，同时生产纯碱和氯化铵两种产品的方法。 制备原料 食盐、氨气、二氧化碳，其中二氧化碳是合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气，反应方程式为：C＋H2O(g) CO＋H2，CO＋H2O(g)CO2＋H2。 工艺流程 主要反应 ①产生NaHCO3的反应：NH3＋NaCl＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。 ②产生Na2CO3的反应：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。 微点拨 向饱和氯化钠溶液中先通入氨气再通入二氧化碳，通入气体的顺序不能颠倒。侯氏制碱法的原料利用率高，副产物NH4Cl是化肥。 【常考热点问题】 ①工业制纯碱时为先通入NH3后通入CO2？ 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？ 依据制备反应：NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl可知混有的杂质为NaCl和NH4Cl。 ③“碳酸化”后过滤获得的物质是什么？ 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？ NH3 ⑤设计实验证明纯碱产品中混有NaCl？ 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。 2．从海水中提取镁的流程 工艺流程 基本步骤及主要反应 制熟石灰 CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2 沉淀Mg2＋ Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ 酸化，制备MgCl2 Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O 蒸发浓缩、冷却结晶 析出MgCl2·6H2O 脱水，制备无水MgCl2 在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁 电解熔融的MgCl2，制备镁 MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 微点拨 ①MgCl2·6H2O加热脱水制无水氯化镁时，为了防止MgCl2水解生成Mg(OH)2，Mg(OH)2加热分解得到MgO需在HCl气流中加热。 ②因镁在高温下能与O2、N2、CO2等气体发生反应，故工业电解MgCl2得到的镁，应在H2氛围中冷却。 ③由于氧化镁的熔点很高，工业上不用电解熔融氧化镁的方法制取金属镁，而采用电解熔融氯化镁的方法。[不能用电解MgCl2溶液的方法，因电解MgCl2溶液的反应为MgCl2＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑] 【常考热点问题】 ①加热MgCl2.6H2O制取无水MgCl2时，为什么要在HCl的气流中进行？ 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？ 分解反应、复分解反应、氧化还原反应。 ③用电解法冶炼镁时，能否用MgO代替MgCl2? 不能；原因是MgO的熔点高，浪费能源。 3．工业炼铝的流程 铝是地壳中含量最多的金属元素，在自然界主要以化合态形式存在于氧化铝中。铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3、MgO等杂质，冶炼金属铝很重要的一个过程是Al2O3的提纯。由于Al2O3是两性氧化物，而杂质SiO2是酸性氧化物，Fe2O3、MgO是碱性氧化物，因而可设计出两种提纯氧化铝的方案。 工艺流程 主要反应 流程I ①Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O ②Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ ③AlO＋2H2O＋CO2(过量)===Al(OH)3 ↓＋HCO 流程II ①Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O，SiO2＋2OH－===SiO＋H2O ②AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O，SiO＋2H＋===H2SiO3↓ ③Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH ④2Al(OH)3Al2O3＋3H2O ⑤2Al2O34Al＋3O2↑ 微点拨 ①冰晶石(Na3AlF6)作熔剂，降低氧化铝的熔点。 ②电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，因AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电。 4．工业制备高纯硅的原理 工艺流程 主要反应 制备粗硅：SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑（要隔绝空气，在电炉中进行，且生成的是CO而不是CO2） 当碳过量时，继续反应生成SiC：3C＋SiO2(少量)SiC＋2CO↑(SiC的结构和性能与金刚石相似，属于共价晶体)。 粗硅的提纯：Si＋3HClSiHCl3＋H2、SiHCl3＋H2Si＋3HCl 粗硅中含碳等杂质，与氯气反应生成的SiCl4中也含有CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度的硅。 微点拨 ①粗硅制备时，要隔绝空气，在电炉中进行，且生成的是CO而不是CO2。 ②粗硅中含碳等杂质，与氯气反应生成的SiCl4中也含有CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度的硅。 【常考热点问题】 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？ 高下，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？ 提供能量，作还原剂 ③粗硅与HCl完全反应后，经泠凝得到的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？ 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？ SiO2、C、SiC等 5．氯碱工业——电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气 习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业，其设备装置如下： 阳极室中电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极室中的电极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极区H＋放电，破坏了水的电离平衡，使OH－浓度增大，阳极区Cl－放电，使溶液中的c(Cl－)减小，为保持电荷守恒，阳极室中的Na＋通过阳离子交换膜与阴极室中生成的OH－结合，得到浓的NaOH溶液。 装置 离子交换膜电解槽 阳极 钛网(涂有钛、钌等氧化物涂层)：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)； 阴极 碳钢网：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(还原反应)。 总反应 ①化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 ②离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 阳离子交换膜 ①只允许阳离子通过，阻止Cl2、H2、OH－通过，这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液反应Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O而影响烧碱的质量。 ②将电解槽隔成阳极室和阴极室。 加入物质 a、b、c、d加入或取出的物质分别是精制饱和NaCl溶液；含少量NaOH的水、淡盐水、NaOH溶液；X、Y分别是Cl2、H2。 【常考热点问题】 ①食盐中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质离子，如何设计实验方案除去这些杂质离子？ a．NaOH、BaCl2、Na2CO3、过滤、盐酸 b．BaCl2、NaOH、Na2CO3、过滤、盐酸 c．BaCl2、Na2CO3、NaOH、过滤、盐酸 ②工业上电解食盐水制烧碱时，食盐水为什么必须要精制？ 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有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？ 电解时，阳极产生氯气，阴极产生氢气，若无隔膜，二者混合光照时发生爆炸，隔膜的作用是将H2与Cl2隔开，以防发生危险。 ④制取漂白粉时是将Cl2通入澄清石灰水中吗？ 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 6．海水提取溴 工艺流程 主要反应 ①浓缩：海水晒盐和海水淡化的过程中Br－得到浓缩。 ②氧化：向浓缩的海水中通入Cl2，将Br－氧化为Br2，反应的离子方程式为： Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－。 ③富集：利用溴的挥发性，通入热空气或水蒸气，吹出的溴蒸气用SO2吸收。反应的化学方程式为： Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4。 ④提取：再用Cl2将HBr氧化得到产品溴2HBr＋Cl2===2HCl＋Br2。 微点拨 要用热的空气把生成的溴吹出，用SO2吸收后再用Cl2氧化的目的是富集溴。 7．海带中提取碘 工艺流程 或者： 主要反应 2H＋＋2I－＋H2O2===I2＋2H2O或者Cl2＋2KI===2KCl＋I2 物理原理 单质碘用苯或四氯化碳萃取，分液后用蒸馏法将碘与有机溶剂分开。 8．工业制硫酸 工艺流程 吸收塔中不是用水吸收SO3，工业上用98.3%的浓硫酸吸收，因为用水产生的酸雾太大，会降低SO3的吸收效率。 主要反应 ①燃烧硫铁矿(FeS2)或硫制备SO2(沸腾炉)： 4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2或S＋O2SO2。 ②SO2转化为SO3(接触室)：2SO2＋O22SO3。 ③SO3吸水生成H2SO4(吸收塔)：SO3＋H2O===H2SO4。 微点拨 三步反应都是放热反应；为了充分利用，进入接触室的气体要净化、预热；用98%硫酸吸收SO2，得到发烟硫酸，再稀释。 【常考热点问题】 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？ 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？ 不能；原因是SO2催化氧化成SO3的反应是可逆反应。 ③依据化学反应速成率和化学平衡原理，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？ 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？ 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。 SO2＋NH3·H2O===NH4HSO3 SO2＋2NH3·H2O===(NH4)2SO3＋H2O 9．工业制硝酸 工艺流程 过程分析 将氨和空气的混合气(氧∶氮≈2∶1)通入灼热(760～840 ℃)的铂铑合金网，在合金网的催化作用下，氨被氧化成一氧化氮(NO)，生成的一氧化氮结合反应后残余的氧气继续被氧化为二氧化氮，随后将二氧化氮通入水中制取硝酸。 主要反应 ①NH3在催化剂作用下与O2反应生成NO：4NH3＋5O24NO＋6H2O ②NO进一步氧化生成NO2：2NO＋O2===2NO2 ③用水吸收NO2生成HNO3：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 【常考热点问题】 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？ 因为NO2与水反应生成HNO3时只有2/3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4NO＋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？ 不能；NO和NO2 ③已知：NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O，2NO2＋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？ 1.5≤x≤2；通入一定量的空气(或O2)后，再被NaOH溶液吸收 【例1】硫酸是重要化工原料，工业生产制取硫酸的原理示意图如下。 下列说法不正确的是 A．Ⅰ的化学方程式： B．Ⅱ中的反应条件都是为了提高平衡转化率 C．将黄铁矿换成硫黄可以减少废渣的产生 D．生产过程中产生的尾气可用碱液吸收 【答案】B 【详解】黄铁矿和空气中的O2在加热条件下发生反应，生成SO2和Fe2O3，SO2和空气中的O2在400~500℃、常压、催化剂的作用下发生反应得到SO3，用98.3%的浓硫酸吸收SO3，得到H2SO4。 A．反应I是黄铁矿和空气中的O2在加热条件下发生反应，生成SO2和Fe2O3，故A正确； B．反应Ⅱ条件要兼顾平衡转化率和反应速率，还要考虑生产成本，如Ⅱ的“常压、催化剂”不是为了提高平衡转化率，故B错误； C．将黄铁矿换成硫黄，则不再产生Fe3O4，即可以减少废渣产生，故C正确； D．硫酸工业产生的尾气为SO2、SO3，可以用碱液吸收，故D正确； 答案选B。 【例2】从海水中提取溴的工业流程如图，下列说法正确的是 A．海水晒盐利用的是蒸馏法 B．氯碱工业中的Cl2从电解池的阴极室产生 C．步骤II中溴与碳酸钠反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为1：1 D．实验室分离溴还可以用溶剂萃取法，四氯化碳可以用作溴的萃取剂 【答案】D 【详解】由流程可知，海水晒盐分离出NaCl、卤水，电解氯化钠溶液生成氯气，氯气与卤水反应生成溴，热空气吹出后与纯碱溶液发生3+3Br2=3CO2↑+5Br－+，然后加硫酸酸化发生5Br－++6H+=3Br2+3H2O，最后蒸馏分离出溴，以此解答该题。 A．海水晒盐利用的是蒸发结晶法，故A错误； B．电解池中阳极发生失去电子的氧化反应，即2Cl-－2e-= Cl2↑，氯碱工业中的Cl2从电解池的阳极室产生，故B错误； C．步骤Ⅱ中发生3+3Br2=3CO2↑+5Br－+，只有Br元素的化合价变化，且1个Br失去电子与5个Br得到电子相等，则氧化剂与还原剂物质的量之比为5：1，故C错误； D．单质溴易溶于有机溶剂，因此实验室分离溴还可以用溶剂萃取法，四氯化碳不溶于水，可以用作溴的萃取剂，故D正确； 故选D。 【例3】以下是在实验室模拟“侯氏制碱法”生产流程的示意图。下列说法不正确的是 A．A是NH3，B是CO2 B．悬浊液中的离子主要有：、、、 C．第Ⅲ步操作用到的主要玻璃仪器是：烧杯、漏斗、玻璃棒 D．第Ⅳ步操作是将晶体溶于水后加热、蒸发、结晶 【答案】D 【详解】碱性溶液中利用二氧化碳的吸收，则 A为 NH3，B是CO2，氨气和二氧化碳与 NaCl在水溶液中发生 NH3⋅H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓，过滤后得到NaHCO3 ，NaHCO3加热分解可制备纯碱，以此解答该题。 A．CO2在水中的溶解度小，氨气极易溶于水，应先通入氨气，然后再通入CO2，故A气体是NH3，气体B为CO2，故A正确； B．悬浊液溶质为碳酸氢钠和氯化铵，其中的离子主要有、、、，故B正确； C．第Ⅲ步操作是过滤操作，通过过滤得到碳酸氢钠晶体，所以需要的仪器有：烧杯、漏斗、玻璃棒，故C正确； D．第Ⅳ步操作为加热碳酸氢钠固体，主要操作为加热，故D错误； 故选D。 1．以卤水(富含I—)为原料用高分子树脂提取碘的工艺流程如图所示，下列说法不正确的是 A．“氧化1”过程既可以用Cl2，也可以用H2O2 B．“解脱”用Na2SO3将I2还原为I—，离子方程式为I2+SO+2OH—=2I—+SO+H2O C．用高分子树脂“吸附”，再“解脱”是为了便于分离富集碘元素 D．“提纯”过程先萃取分液、蒸馏得到粗产品，再升华纯化 【答案】B 【详解】由题给流程可知，卤水酸化后，通入氯气或加入过氧化氢等氧化剂将碘离子氧化为碘，用高分子树脂吸附溶液中的碘，向吸附后的树脂中加入亚硫酸钠溶液将碘还原为碘离子得到解脱液，向解脱液中通入氯气或加入过氧化氢等氧化剂将碘离子氧化为碘，向反应后的溶液中加入有机溶剂，经萃取分液、蒸馏得到粗产品，粗产品再升华纯化得到碘产品。 A．由分析可知，卤水酸化后，通入氯气或加入过氧化氢等氧化剂将碘离子氧化为碘，故A正确； B．由分析可知，解脱发生的反应为亚硫酸钠溶液与碘反应生成硫酸钠和氢碘酸，反应的离子方程式为I2+SO+H2O =2I—+SO+2H+，故B错误； C．由分析可知，卤水经酸化、氧化1后，用高分子树脂“吸附”，再“解脱”增大了溶液中的碘离子浓度，则用高分子树脂“吸附”，再“解脱”的目的是为了便于分离富集碘元素，故C正确； D．由分析可知，“提纯”过程为向反应后的溶液中加入有机溶剂，经萃取分液、蒸馏得到粗产品，粗产品再升华纯化得到碘产品，故D正确； 故选B。 2．皮江法冶炼镁的工业流程如图所示。已知铁的沸点2750℃，镁的沸点1107℃。下列说法错误的是 A．白云石粉碎的目的是增大固体表面积，加快化学反应速率 B．还原炉中发生的反应为 C．还原炉内可用气体a来排除空气 D．还原炉需控制温度为1200℃左右，目的是分离提纯金属镁 【答案】C 【详解】白云石粉碎后经高温煅烧，生成氧化镁、氧化钙和二氧化碳；氧化镁和氧化钙与硅铁在还原炉中生成硅酸钙和镁。 A．白云石粉碎增大固体表面积，加快化学反应速率，A正确； B．还原炉中氧化镁和氧化钙与硅铁发生反应生成硅酸钙和镁，反应方程式为，B正确； C．气体a是二氧化碳，二氧化碳与镁能发生反应，不能用来排除空气，C错误； D．还原炉需控制温度为1200℃左右，镁转化为镁蒸气，然后冷凝得到镁锭，D正确； 答案选C。 3．清华大学等重点高校为解决中国“芯”——半导体芯片，成立了“芯片学院”。某小组拟在实验室制造硅，其流程如图： 制造原理：，除去杂质的原理：，下列说法中不正确的是 A．操作1所需玻璃仪器为烧杯、漏斗、玻璃棒 B．固体X为，可用于电解制 C．操作2为洗涤、烘干 D．溶液直接加热蒸发的固体产物可能为 【答案】B 【详解】结合流程，操作1为分离不溶物和溶液，为过滤操作，滤渣为Si，操作2为洗涤、烘干得到Si，固体X为MgCl2，据此解答。 A．操作1将溶液和固体分开，采用过滤操作，所需玻璃仪器为烧杯、漏斗、玻璃棒，A正确； B．晶体在SOCl2中分解得到固体X为，可用于电解制，MgO熔点过高，不用于电解制取Mg，B错误； C．操作2为洗涤、烘干得到Si，C正确； D．镁离子在水溶液中水解，溶液直接加热蒸发的固体产物可能为，故D正确； 故选B。 4．铝电解厂烟气净化的一种简单流程如下： 下列说法正确的是 A．陶瓷耐高温，可作吸收塔内衬材料 B．工业采用电解冰晶石制备金属铝 C．合成槽中产物主要有和 D．采用溶液喷淋法可提高烟气吸收效率 【答案】D 【详解】烟气(含HF)通入吸收塔，加入过量的碳酸钠，发生反应，向合成槽中通入NaAlO2，发生反应，过滤得到和含有的滤液。 A．陶瓷的成分中含有SiO2，SiO2能与烟气中的HF发生反应，因此不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料，故A错误； B．工业采用电解氧化铝制备金属铝，用冰晶石是可以降低氧化铝的熔点，故B错误； C．由上述分析可知，合成槽内发生反应，产物是和，故C错误； D．采用溶液喷淋法可增大反应物的接触面积，提高吸收塔内烟气吸收效率，故D正确； 故答案选D。 5．改良锌还原法制备高纯硅的流程如图，下列说法错误的是 A．粗硅的制备反应为 B．“氯化”时，粗硅磨成粉可以增大接触面积，加快反应速率 C．“还原”时，氧化剂和还原剂的物质的量之比为2：1 D．晶体和硅晶体的晶体类型相同 【答案】C 【详解】粗硅氯化过程中生成SiCl4，精馏后得到高纯度SiCl4，加入锌将SiCl4还原为Si，同时生成ZnCl2，电解后得到的金属锌和氯气可以重复使用。 A．粗硅由SiO2和C在高温下反应生成Si和CO，制备反应方程式为：，A正确； B．粗硅磨成粉可以增大接触面积，加快反应速率，B正确； C．“还原”反应的方程式为SiCl4+2Zn=2ZnCl2+Si，氧化剂是SiCl4，还原剂是Zn，二者的物质的量之比为1：2，C错误； D．SiO2和Si都是共价晶体，晶体类型相同，D正确； 答案选C。 6．高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。由石英砂(主要成分为)制备高纯硅的工艺流程如图所示。其中，氯化时主要生成(沸点33℃)和少量(沸点57.6℃)，分离是将液态混合物中的提纯。 下列叙述正确的是 A．高温还原工序的主要反应的化学方程式为 B．氯化工序是利用盐酸与粗硅发生反应，气态产物与固体杂质分离 C．分离工序中提纯采用的方法是蒸馏 D．还原工序中的可用高纯碳单质代替 【答案】C 【详解】石英砂的主要成分是二氧化硅，在高温还原反应中生成粗硅和CO，通入HCl与Si反应生成和，利用蒸馏法分离出，最后用H2还原得到高纯硅； A．石英砂的主要成分是二氧化硅，在高温还原反应中生成粗硅和CO，反应为：，故A错误； B．氯化工序是利用氯化氢气体与粗硅发生反应，不能用盐酸，盐酸是水溶液，会导致产物水解，故B错误； C．(沸点33℃)和(沸点57.6℃)沸点不同，提纯采用的方法是蒸馏，故C正确； D．还原工序中的不能高纯碳单质代替，否则会导致Si中含有碳单质，故D错误； 答案选C。 7．多晶硅是单质硅的一种形态，是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅芯片的主要原料。下图为第三代工业制取多晶硅流程，已知图中的Y在Z中燃烧产生苍白色火焰。 下列说法错误的是 A．Y、Z分别为H2、Cl2 B．焦炭和石英制取粗硅的反应为：SiO2+2CSi+2CO↑ C．SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为H2SiO3、H2、HCl，据此推测SiHCl3中氢元素的化合价为+1 D．Y与SiHCl3制备多晶硅的反应属于置换反应 【答案】C 【详解】饱和食盐水电解生成氢氧化钠、氢气和氯气，焦炭与二氧化硅反应生成粗硅与一氧化碳，氢气、氯气反应生成氯化氢，粗硅和氯化氢作用、并经提纯后得SiHCl3，再用氢气还原SiHCl3得到多晶硅； A．电解饱和食盐水得到氢气、氯气和氢氧化钠，其中H2在Cl2中燃烧产生苍白色火焰，而且Y具有还原性，所以Y、Z分别为H2、Cl2，故A正确； B．高温下，焦炭和石英反应得到粗硅、CO，反应为：SiO2+2CSi+2CO↑，故B正确； C．SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为H2SiO3、H2、HCl， SiHCl3中硅元素的化合价为+4价，Cl是-1价，反应前后二者化合价不变，SiHCl3中H是-1价，-1价氢与水中+1价氢发生归中反应得到氢气，故C错误； D．氢气与SiHCl3制备多晶硅的反应方程式为：SiHCl3+H2=Si+3HCl，反应物是单质和化合物，生成物是另一种单质和化合物，属于置换反应，故D正确； 故选C。 8．为了减少污染和合理使用资源，某钛厂计划与氯碱厂、甲醇厂进行联合生产。设计的联合生产的工艺流程如图所示(FeTiO3中Ti为+4价)。下列叙述正确的是 A．由TiCl4制备Ti的过程中，不可用N2作为保护气 B．在联合生产过程中，理论上生成甲醇与Ti的物质的量之比为1：2 C．H2与CO合成甲醇的方法不符合绿色化学的原子经济性 D．在电解槽中，Cl-在正极发生氧化反应转化为Cl2 【答案】A 【详解】电解饱和食盐水生成氢气、氯气、NaOH，将粉碎的钛铁矿经过处理放入氯化炉、加入焦炭，通入氧化剂Cl2生成CO、TiCl4和FeCl3，CO和H2合成甲醇，在Ar气流中用Mg还原TiCl4得到金属Ti，以此解答该题。 A．已知3Mg+N2Mg3N2，故由TiCl4制备Ti的过程中，不可用N2作为保护气，A正确； B．根据电子守恒可知，生成CH3OH为由C转化为CH3OH，需得到2个电子，而得到Ti则为由+4价降低到0价，需得到4个电子，故在联合生产过程中，理论上生成甲醇与Ti的物质的量之比为2：1，B错误； C．H2与CO合成甲醇的方法的反应方程式为：CO+2H2CH3OH，符合绿色化学的原子经济性，C错误； D．电解池中电极分为阴极和阳极，在电解槽中，Cl-在阳极发生氧化反应转化为Cl2，D错误； 故答案为：A。 9．碘酸钙是一种新型食品添加剂。一种制备流程如下： 已知：易溶于水，不溶于有机溶剂；不溶于乙醇，在水中溶解度随温度升高而增大。 下列叙述错误的是 A．“氧化”中生成至少需要 B．完成“操作X”需要分液漏斗、烧杯、铁架台 C．“冰水浴”的作用是提高产率 D．用淀粉试纸可检验“合成”母液中的 【答案】D 【详解】通入氯气和水将I2氧化为，经过分液操作分离出溶液，加入KOH反应生成KIO3，加入氯化钙溶液在冰水浴中生成； A．“氧化”中发生的反应为，如果没有副反应且反应物不损失，生成至少需要，即1mol×71g/mol=，A项正确； B．不溶于四氯化碳，液体分层，操作X为分液，需要分液漏斗、烧杯和铁架台，B项正确； C．“冰水浴”降低溶液温度，减小碘酸钙的溶解度，尽可能多析出碘酸钙晶体，提高产率，C项正确； D．KI和在碱性溶液中不反应，在酸性条件下发生反应：，需用醋酸、KI-淀粉试纸检验母液中的碘酸钙，D项错误； 故选D。 10．钛有“二十一世纪的金属”、“全能金属”、“现代金属”的美称。以钛铁矿(FeTiO3中Ti为＋4价)为原料，经高温“氯化”制取金属钛的流程如下。下列叙述错误的是 A．“氯化”时矿料(FeTiO3＋C)与Cl2逆向而行，有利于反应充分进行 B．“氯化”时理论上参加反应的Cl2与CO物质的量之比为7：6 C．Mg高温还原TiCl4反应，应在N2氛围中进行 D．流程中所需要的“Mg”，可通过电解熔融MgCl2制取 【答案】C 【详解】A．在“氯化”设备中，矿料(FeTiO3＋C)与Cl2逆向而行，能增大反应物的接触面积，有利于反应充分进行，A正确； B．“氯化”反应的化学方程式为，该反应中Cl2与CO物质的量之比为7：6，B正确； C．在高温下，镁能与氮气反应，生成氮化镁，故不能在N2氛围中进行，C错误； D．流程中所需要的“Mg”， 可通过电解熔融MgCl2制取Mg，D正确； 故选C。 11．海洋是人类宝贵的自然资源，海水“晒盐”和海水“制碱”体现了人类利用和改造自然的智慧，请根据粗盐“制碱”的流程图(如下图)回答问题： (1)步骤Ⅰ除杂中，常见的方法有两种：一是物理方法，即用溶液浸洗粗盐，溶解除去其中的可溶性杂质，则浸洗溶液应选用的 (填“饱和”或“不饱和”)溶液；二是化学方法，操作步骤依次为：加水溶解→加过量试剂①→加过量试剂②→过滤→加适量盐酸，以下试剂①②组合选用合理的是 。 A．① ②            B．① ② C．① ②               D．① ② (2)步骤Ⅲ先向饱和食盐水中通入 ，再通入另一种气体，这样做的目的是 ，写出步骤Ⅲ反应的化学方程式 。 (3)步骤Ⅳ发生的反应属于 反应(填基本反应类型)。 (4)我国化学家侯德榜创立的联合制碱法的优点有 。 A．无“索尔维氨碱法”中的废弃物生成，有利于保护环境 B．大大提高了食盐的利用率，节约了成本 C．将“制碱”与制氨生产联合起来，同时析出的晶体可用作复合肥 【答案】 (1)饱和 AD (2)氨气 有利于吸收二氧化碳或吸收尽可能多的二氧化碳 (3)分解 (4)AB 【详解】（1）用溶液浸洗粗盐，溶解除去其中的可溶性杂质，而粗盐中的仍然以固体存在，则浸洗溶液应选用的饱和溶液；加试剂沉淀杂质时，所加试剂应过量，不能引入新杂质，用或者除去，用除去或者过量的，故合理的是AD （2）步骤Ⅲ先向饱和食盐水中通入氨气，再通入二氧化碳，因在水中的溶解度较小，先向饱和食盐水中通入氨气，再通入二氧化碳，有利于吸收二氧化碳，析出；反应的化学方程式：； （3）步骤Ⅳ发生的是碳酸氢钠晶体受热分解得到碳酸钠，该反应类型属于分解反应； （4）我国化学家侯德榜创立的联合制碱法无“索尔维氨碱法”中的废弃物生成，有利于保护环境；大大提高了食盐的利用率，节约了成本。故答案选AB； 12．工业上以石英砂为原料生产高纯硅的工艺路线如下： 已知：电负性Cl>C>H>Si．回答下列问题： (1)写出石英砂与焦炭反应的化学方程式 。 (2)下列说法正确的是_______。 A．中Si的化合价为+2 B．晶体Si的熔点高于 C．该工艺流程中的和HCl都可循环使用 D．(沸点33.0℃)中混有少量(沸点67.6℃)，通过蒸馏可提纯 (3)的水解过程可以表示为： 已知比易水解，导致这一现象的原因是 。设计实验验证水解后溶液中的主要离子 。 (4)写出与足量乙醇反应生成A的化学方程式 。 【答案】 (1) (2)CD (3)Si有空的3d轨道，容易受到水分子进攻；Si―Cl键键能小，容易断键 取少量水解后的溶液分成两等份于两支试管中，一支试管中滴入紫色石蕊试液，变成红色，则证明溶液中有氢离子；另一支试管中滴入硝酸银溶液，产生白色沉淀，加入稀硝酸后沉淀不溶解，则证明溶液中有氯离子 (4) 【详解】（1）石英砂的主要成分为SiO2，用C在高温下还原得到粗硅，化学反应方程式为； （2）电负性Cl＞H＞Si，中H为-1价、Cl为-1价，因此Si为+4价，A错误； Si和SiO2都是共价晶体，Si的原子半径大于O因此Si-Si键长比Si-O键长要长，因此Si-O键键能更大，晶体Si的熔点低于，B错误； 由流程图可以看出步骤Ⅱ消耗HCl生成H2，后续氢气还原时消耗H2生成HCl，则和HCl都可循环使用，C正确； (沸点33.0℃)中混有少量(沸点67.6℃)，二者沸点相差较大可以用蒸馏的方式提纯，D正确； （3）Si位于第三周期，但是其电子只排了3s、3p轨道其第三能级还有空轨道，因此容易受到水分子进攻、另外Si―Cl键键长更长，键能小，对比C-Cl键更容易断键；水解生成硅酸和盐酸，要检验水解后的溶液中的主要离子即检验氢离子和铝离子：取少量水解后的溶液分成两等份于两支试管中，一支试管中滴入紫色石蕊试液，变成红色，则证明溶液中有氢离子；另一支试管中滴入硝酸银溶液，产生白色沉淀，加入稀硝酸后沉淀不溶解，则证明溶液中有氯离子； （4）乙醇中的羟基氢因为氧氢键极性较大而有电离的趋势，因此与足量乙醇反应可以类比的水解二写出：。 13．以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下： (1)写出燃烧黄铁矿的化学方程式 。当有6 mol SO2生成时，转移电子 mol。 (2)进入接触室的气体中含标准状态下1120 m3SO2气体，达平衡后放出热量为4.728×106 kJ，此时SO2转化率为96%。该反应的热化学方程式为 。 (3)依据工艺流程图判断下列说法正确的是(选填序号字母) 。 a．为使黄铁矿充分燃烧，需将其粉碎 b．过量空气能提高SO2的转化率 c．使用催化剂能提高SO2的反应速率和转化率 d．沸腾炉排出的矿渣可供炼铁 e．吸收塔用水作吸收剂 (4)某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时，取0.1000 g样品充分灼烧，生成的SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后，再用0.02000 mol·L-1的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗K2Cr2O7溶液25.00 mL。 已知：SO2＋2Fe3+＋2H2O=＋2Fe2+＋4H+ ＋6Fe2+＋14H＋=2Cr3+＋6Fe3+＋7H2O 则样品中FeS2的质量分数是 ？(假设杂质不参加反应) (5)该生产过程中产生的尾气除了含有N2、O2外，还含有SO2、微量的SO3和酸雾。能用于测定硫酸尾气中SO2含量的是________。(填字母) A．NaOH溶液、酚酞试液 B．KMnO4溶液、稀H2SO4 C．碘水、淀粉溶液 D．氨水、酚酞 【答案】 (1)4FeS2 +11O22Fe2O3+8SO2 33 (2)2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g) △H＝-197 kJ/mol (3)abd (4)90.0% (5)BC 【详解】（1）黄铁矿燃烧生成SO2和Fe2O3，根据得失电子守恒和原子守恒，燃烧黄铁矿的化学方程式为4FeS2 + 11O22Fe2O3+8SO2；反应中氧气是氧化剂，生成8molSO2时转移44mol电子，当有6mol SO2生成时，转移电子物质的量为=33mol；答案为：4FeS2 + 11O22Fe2O3+8SO2；33。 （2）标准状态下1120 m3SO2气体物质的量为50000 mol，SO2的转化率为96%，反应中消耗SO2物质的量为50000 mol×96%=48000 mol，消耗2 molSO2放出的热量为=197 kJ，反应的热化学方程式为2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)   △H=-197 kJ/mol；答案为：2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)   △H=-197 kJ/mol。 （3）a．将黄铁矿粉碎可以增大反应物的接触面积，加快反应速率，使黄铁矿燃烧更充分，a项正确； b．增大氧气的浓度可以提高SO2的转化率，b项正确； c．使用催化剂能加快反应速率，催化剂不能改变平衡状态，不能提高SO2的转化率，c项错误； d．沸腾炉排出的矿渣中含Fe2O3等，可用于炼铁，d项正确； e．为提高吸收效率、防止形成酸雾，吸收塔用浓硫酸作吸收剂，e项错误； 答案选abd。 （4）发生的反应为4FeS2 + 11O22Fe2O3+8SO2、SO2+2Fe3++2H2O=+2Fe2++4H+、+6Fe2++14H＋=2Cr3++6Fe3++7H2O，可得关系式4FeS2~8SO2~16Fe2+~，FeS2物质的量n(FeS2)=0.02000mol/L×0.025L÷×4=0.00075mol，样品中FeS2的质量分数为=90.0%；答案为：90.0%。 （5）A．NaOH溶液不仅吸收二氧化硫，而且吸收SO3和酸雾，不能用于测定SO2的含量，A项不选； B．KMnO4溶液只吸收SO2，可用于测定尾气中SO2的含量，B项选； C．SO2具有还原性，能使含有淀粉溶液的碘水的蓝色褪去，可用于测定尾气中SO2的含量，C项选； D．氨水不仅吸收二氧化硫，而且吸收SO3和酸雾，不能用于测定SO2的含量，D项不选； 答案选BC。 14．粉煤灰是火电厂的大宗固废。以某电厂的粉煤灰为原料(主要含SiO2、Al2O3和CaO等)提铝的工艺流程如下： 回答下列问题： (1)提高单位时间内粉煤灰浸出率的措施有 (任答一种即可)，浸出时Al2O3发生反应的离子方程式为 。 (2)“浸渣”的主要成分除Al2O3残余外，还有 。实验测得，5.0g    粉煤灰(Al2O3的质量分数为30%)经浸出、干燥后得到3.0g“浸渣”(Al2O3的质量分数为8%)，Al2O3的浸出率为 。 (3)“沉铝”时，体系中三种物质的溶解度曲线如图所示，加入K2SO4 的化学方程式 ，“沉铝”的最佳方为 。 (4)“焙烧”时，主要反应的化学方程式为 。 (5)“水浸”后得到的“滤液2”可返回 工序循环使用。 【答案】 (1)适当增大硫酸的浓度或搅拌或加热等 Al2O3 + 6H+ = 2Al3++ 3H2O (2)SiO2和CaSO4 84% (3)Al2(SO4)3+ K2SO4 + 24H2O = 2 KAl(SO4)2·12H2O 高温溶解再冷却结晶 (4)或 (5)沉铝 【详解】（1）“浸出”时提高反应速率，提高浸出率的方法有适当增大硫酸的浓度或搅拌或加热等；Al2O3和H2SO4发生反应生成Al2(SO4)3和H2O，离子反应方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；故答案为：适当增大硫酸的浓度或搅拌或加热等；Al2O3+6H+=2Al3++3H2O。 （2）“浸渣”的主要成分除残余Al2O3外，还有二氧化硅、硫酸钙；5.0g粉煤灰Al2O3的质量为5.0g×30%=1.5g，3.0g“浸渣”Al2O3的质量为3.0g×8%=0.24g，则Al2O3的浸出率为；故答案为：SiO2和CaSO4；84%。 （3）根据沉铝体系中，Al2(SO4)3·18H2O溶解度最大，KAl(SO4)2·12H2O溶解度最小，更容易析出，加入K2SO4沉铝的目的是更多的使Al2(SO4)3转化为KAl(SO4)2·12H2O，使更多的铝元素转化为晶体析出，同时保证晶体纯度，化学方程式为Al2(SO4)3+ K2SO4 + 24H2O = 2 KAl(SO4)2·12H2O；KAl(SO4)2·12H2O溶解度受温度影响较大，“沉铝”的最佳方案为高温溶解再冷却结晶； 故答案为：Al2(SO4)3+ K2SO4 + 24H2O = 2 KAl(SO4)2·12H2O；高温溶解再冷却结晶。 （4） “焙烧”时，KAl(SO4)2分解为K2SO4、Al2O3和SO3或K2SO4、Al2O3、SO2和O2，反应方程式为2KAl(SO4)2K2SO4+Al2O3+3SO3↑或4KAl(SO4)22K2SO4+2Al2O3+6SO2↑+3O2↑； 故答案为：2KAl(SO4)2K2SO4+Al2O3+3SO3↑或4KAl(SO4)22K2SO4+2Al2O3+6SO2↑+3O2↑。 （5）“水浸”后得到的“滤液2”成分为K2SO4，可在沉铝工序循环使用； 故答案为：沉铝。 15．镁及其化合物有着广泛用途。工业上以菱镁矿(主要成分为，含以及少量等杂质)为原料制备纳米氧化镁的实验流程如下： (1)滤渣1的主要成分为 。 (2)加入氧化时，发生反应的离子方程式为 。 (3)一定条件下可与反应生成和一种弱碱，该反应的化学方程式为 。 (4)工业上还可用氯化镁和碳酸铵为原料，采用直接沉淀法制备纳米。取少量制得的该物质分散于某种液体溶剂中(两者不反应)，能说明纳米存在的简单方法是 。如图为反应温度对纳米产率和粒径的影响，据图分析反应的最佳温度为 。 (5)所加不宜过量太多的原因是 。 (6)主要副产品是 。 【答案】 CO(NH2)2+3H2O=CO2↑+2NH3•H2O 用一束光照射该分散系，在侧面会看到一条光亮的通路(或该分散系能产生丁达尔效应) 50℃ 避免调pH时，消耗过多的氨水 硫酸铵(或) 【详解】(1)二氧化硅不与硫酸反应，滤渣1为SiO2； (2)酸性条件下，H2O2将Fe2+氧化为Fe3+，反应的离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O； (3)在一定条件下CO(NH2)2可与H2O反应生成CO2和一种弱碱，依据原子守恒可知弱碱为一水合氨，反应的化学方程式为：CO(NH2)2+3H2O=CO2↑+2NH3•H2O； (4)利用丁达尔现象可鉴别胶体，所以能说明是纳米MgO存在的简单方法是用一束光照射，在侧面会看到一条光亮的通路，图1为反应温度对纳米MgO产率和粒径的影响，50℃时氧化镁产率最大，粒径较小，温度再高，产率减小，粒径变化不大，故反应的最佳温度为50℃； (5)所加不宜过量太多的原因是：避免调pH时，消耗过多的氨水； (6)滤液中含有硫酸镁、硫酸铵等，加入CO(NH2)2始产生沉淀，加入PVA进行分散，过滤干燥得到氢氧化镁沉淀，副产品为硫酸铵。 ( 8 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 剖析12 教材中的工艺流程总结 1．侯氏制碱法 侯氏制碱法又称联合制碱法，是我国化学工程专家侯德榜于1943年所发明的一种高效、低成本的制碱方法，是将索尔维制碱法和合成氨法两种工艺联合起来，同时生产纯碱和氯化铵两种产品的方法。 制备原料 食盐、氨气、二氧化碳，其中二氧化碳是合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气，反应方程式为：C＋H2O(g) CO＋H2，CO＋H2O(g)CO2＋H2。 工艺流程 主要反应 ①产生NaHCO3的反应：NH3＋NaCl＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。 ②产生Na2CO3的反应：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。 微点拨 向饱和氯化钠溶液中先通入氨气再通入二氧化碳，通入气体的顺序不能颠倒。侯氏制碱法的原料利用率高，副产物NH4Cl是化肥。 【常考热点问题】 ①工业制纯碱时为先通入NH3后通入CO2？ 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？ 依据制备反应：NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl可知混有的杂质为NaCl和NH4Cl。 ③“碳酸化”后过滤获得的物质是什么？ 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？ NH3 ⑤设计实验证明纯碱产品中混有NaCl？ 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。 2．从海水中提取镁的流程 工艺流程 基本步骤及主要反应 制熟石灰 CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2 沉淀Mg2＋ Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ 酸化，制备MgCl2 Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O 蒸发浓缩、冷却结晶 析出MgCl2·6H2O 脱水，制备无水MgCl2 在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁 电解熔融的MgCl2，制备镁 MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 微点拨 ①MgCl2·6H2O加热脱水制无水氯化镁时，为了防止MgCl2水解生成Mg(OH)2，Mg(OH)2加热分解得到MgO需在HCl气流中加热。 ②因镁在高温下能与O2、N2、CO2等气体发生反应，故工业电解MgCl2得到的镁，应在H2氛围中冷却。 ③由于氧化镁的熔点很高，工业上不用电解熔融氧化镁的方法制取金属镁，而采用电解熔融氯化镁的方法。[不能用电解MgCl2溶液的方法，因电解MgCl2溶液的反应为MgCl2＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑] 【常考热点问题】 ①加热MgCl2.6H2O制取无水MgCl2时，为什么要在HCl的气流中进行？ 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？ 分解反应、复分解反应、氧化还原反应。 ③用电解法冶炼镁时，能否用MgO代替MgCl2? 不能；原因是MgO的熔点高，浪费能源。 3．工业炼铝的流程 铝是地壳中含量最多的金属元素，在自然界主要以化合态形式存在于氧化铝中。铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3、MgO等杂质，冶炼金属铝很重要的一个过程是Al2O3的提纯。由于Al2O3是两性氧化物，而杂质SiO2是酸性氧化物，Fe2O3、MgO是碱性氧化物，因而可设计出两种提纯氧化铝的方案。 工艺流程 主要反应 流程I ①Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O ②Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ ③AlO＋2H2O＋CO2(过量)===Al(OH)3 ↓＋HCO 流程II ①Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O，SiO2＋2OH－===SiO＋H2O ②AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O，SiO＋2H＋===H2SiO3↓ ③Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH ④2Al(OH)3Al2O3＋3H2O ⑤2Al2O34Al＋3O2↑ 微点拨 ①冰晶石(Na3AlF6)作熔剂，降低氧化铝的熔点。 ②电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，因AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电。 4．工业制备高纯硅的原理 工艺流程 主要反应 制备粗硅：SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑（要隔绝空气，在电炉中进行，且生成的是CO而不是CO2） 当碳过量时，继续反应生成SiC：3C＋SiO2(少量)SiC＋2CO↑(SiC的结构和性能与金刚石相似，属于共价晶体)。 粗硅的提纯：Si＋3HClSiHCl3＋H2、SiHCl3＋H2Si＋3HCl 粗硅中含碳等杂质，与氯气反应生成的SiCl4中也含有CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度的硅。 微点拨 ①粗硅制备时，要隔绝空气，在电炉中进行，且生成的是CO而不是CO2。 ②粗硅中含碳等杂质，与氯气反应生成的SiCl4中也含有CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度的硅。 【常考热点问题】 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？ 高下，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？ 提供能量，作还原剂 ③粗硅与HCl完全反应后，经泠凝得到的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？ 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？ SiO2、C、SiC等 5．氯碱工业——电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气 习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业，其设备装置如下： 阳极室中电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极室中的电极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极区H＋放电，破坏了水的电离平衡，使OH－浓度增大，阳极区Cl－放电，使溶液中的c(Cl－)减小，为保持电荷守恒，阳极室中的Na＋通过阳离子交换膜与阴极室中生成的OH－结合，得到浓的NaOH溶液。 装置 离子交换膜电解槽 阳极 钛网(涂有钛、钌等氧化物涂层)：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)； 阴极 碳钢网：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(还原反应)。 总反应 ①化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 ②离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 阳离子交换膜 ①只允许阳离子通过，阻止Cl2、H2、OH－通过，这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液反应Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O而影响烧碱的质量。 ②将电解槽隔成阳极室和阴极室。 加入物质 a、b、c、d加入或取出的物质分别是精制饱和NaCl溶液；含少量NaOH的水、淡盐水、NaOH溶液；X、Y分别是Cl2、H2。 【常考热点问题】 ①食盐中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质离子，如何设计实验方案除去这些杂质离子？ a．NaOH、BaCl2、Na2CO3、过滤、盐酸 b．BaCl2、NaOH、Na2CO3、过滤、盐酸 c．BaCl2、Na2CO3、NaOH、过滤、盐酸 ②工业上电解食盐水制烧碱时，食盐水为什么必须要精制？ 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有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？ 电解时，阳极产生氯气，阴极产生氢气，若无隔膜，二者混合光照时发生爆炸，隔膜的作用是将H2与Cl2隔开，以防发生危险。 ④制取漂白粉时是将Cl2通入澄清石灰水中吗？ 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 6．海水提取溴 工艺流程 主要反应 ①浓缩：海水晒盐和海水淡化的过程中Br－得到浓缩。 ②氧化：向浓缩的海水中通入Cl2，将Br－氧化为Br2，反应的离子方程式为： Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－。 ③富集：利用溴的挥发性，通入热空气或水蒸气，吹出的溴蒸气用SO2吸收。反应的化学方程式为： Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4。 ④提取：再用Cl2将HBr氧化得到产品溴2HBr＋Cl2===2HCl＋Br2。 微点拨 要用热的空气把生成的溴吹出，用SO2吸收后再用Cl2氧化的目的是富集溴。 7．海带中提取碘 工艺流程 或者： 主要反应 2H＋＋2I－＋H2O2===I2＋2H2O或者Cl2＋2KI===2KCl＋I2 物理原理 单质碘用苯或四氯化碳萃取，分液后用蒸馏法将碘与有机溶剂分开。 8．工业制硫酸 工艺流程 吸收塔中不是用水吸收SO3，工业上用98.3%的浓硫酸吸收，因为用水产生的酸雾太大，会降低SO3的吸收效率。 主要反应 ①燃烧硫铁矿(FeS2)或硫制备SO2(沸腾炉)： 4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2或S＋O2SO2。 ②SO2转化为SO3(接触室)：2SO2＋O22SO3。 ③SO3吸水生成H2SO4(吸收塔)：SO3＋H2O===H2SO4。 微点拨 三步反应都是放热反应；为了充分利用，进入接触室的气体要净化、预热；用98%硫酸吸收SO2，得到发烟硫酸，再稀释。 【常考热点问题】 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？ 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？ 不能；原因是SO2催化氧化成SO3的反应是可逆反应。 ③依据化学反应速成率和化学平衡原理，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？ 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？ 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。 SO2＋NH3·H2O===NH4HSO3 SO2＋2NH3·H2O===(NH4)2SO3＋H2O 9．工业制硝酸 工艺流程 过程分析 将氨和空气的混合气(氧∶氮≈2∶1)通入灼热(760～840 ℃)的铂铑合金网，在合金网的催化作用下，氨被氧化成一氧化氮(NO)，生成的一氧化氮结合反应后残余的氧气继续被氧化为二氧化氮，随后将二氧化氮通入水中制取硝酸。 主要反应 ①NH3在催化剂作用下与O2反应生成NO：4NH3＋5O24NO＋6H2O ②NO进一步氧化生成NO2：2NO＋O2===2NO2 ③用水吸收NO2生成HNO3：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 【常考热点问题】 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？ 因为NO2与水反应生成HNO3时只有2/3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4NO＋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？ 不能；NO和NO2 ③已知：NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O，2NO2＋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？ 1.5≤x≤2；通入一定量的空气(或O2)后，再被NaOH溶液吸收 【例1】硫酸是重要化工原料，工业生产制取硫酸的原理示意图如下。 下列说法不正确的是 A．Ⅰ的化学方程式： B．Ⅱ中的反应条件都是为了提高平衡转化率 C．将黄铁矿换成硫黄可以减少废渣的产生 D．生产过程中产生的尾气可用碱液吸收 【例2】从海水中提取溴的工业流程如图，下列说法正确的是 A．海水晒盐利用的是蒸馏法 B．氯碱工业中的Cl2从电解池的阴极室产生 C．步骤II中溴与碳酸钠反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为1：1 D．实验室分离溴还可以用溶剂萃取法，四氯化碳可以用作溴的萃取剂 【例3】以下是在实验室模拟“侯氏制碱法”生产流程的示意图。下列说法不正确的是 A．A是NH3，B是CO2 B．悬浊液中的离子主要有：、、、 C．第Ⅲ步操作用到的主要玻璃仪器是：烧杯、漏斗、玻璃棒 D．第Ⅳ步操作是将晶体溶于水后加热、蒸发、结晶 1．以卤水(富含I—)为原料用高分子树脂提取碘的工艺流程如图所示，下列说法不正确的是 A．“氧化1”过程既可以用Cl2，也可以用H2O2 B．“解脱”用Na2SO3将I2还原为I—，离子方程式为I2+SO+2OH—=2I—+SO+H2O C．用高分子树脂“吸附”，再“解脱”是为了便于分离富集碘元素 D．“提纯”过程先萃取分液、蒸馏得到粗产品，再升华纯化 2．皮江法冶炼镁的工业流程如图所示。已知铁的沸点2750℃，镁的沸点1107℃。下列说法错误的是 A．白云石粉碎的目的是增大固体表面积，加快化学反应速率 B．还原炉中发生的反应为 C．还原炉内可用气体a来排除空气 D．还原炉需控制温度为1200℃左右，目的是分离提纯金属镁 3．清华大学等重点高校为解决中国“芯”——半导体芯片，成立了“芯片学院”。某小组拟在实验室制造硅，其流程如图： 制造原理：，除去杂质的原理：，下列说法中不正确的是 A．操作1所需玻璃仪器为烧杯、漏斗、玻璃棒 B．固体X为，可用于电解制 C．操作2为洗涤、烘干 D．溶液直接加热蒸发的固体产物可能为 4．铝电解厂烟气净化的一种简单流程如下： 下列说法正确的是 A．陶瓷耐高温，可作吸收塔内衬材料 B．工业采用电解冰晶石制备金属铝 C．合成槽中产物主要有和 D．采用溶液喷淋法可提高烟气吸收效率 5．改良锌还原法制备高纯硅的流程如图，下列说法错误的是 A．粗硅的制备反应为 B．“氯化”时，粗硅磨成粉可以增大接触面积，加快反应速率 C．“还原”时，氧化剂和还原剂的物质的量之比为2：1 D．晶体和硅晶体的晶体类型相同 6．高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。由石英砂(主要成分为)制备高纯硅的工艺流程如图所示。其中，氯化时主要生成(沸点33℃)和少量(沸点57.6℃)，分离是将液态混合物中的提纯。 下列叙述正确的是 A．高温还原工序的主要反应的化学方程式为 B．氯化工序是利用盐酸与粗硅发生反应，气态产物与固体杂质分离 C．分离工序中提纯采用的方法是蒸馏 D．还原工序中的可用高纯碳单质代替 7．多晶硅是单质硅的一种形态，是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅芯片的主要原料。下图为第三代工业制取多晶硅流程，已知图中的Y在Z中燃烧产生苍白色火焰。 下列说法错误的是 A．Y、Z分别为H2、Cl2 B．焦炭和石英制取粗硅的反应为：SiO2+2CSi+2CO↑ C．SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为H2SiO3、H2、HCl，据此推测SiHCl3中氢元素的化合价为+1 D．Y与SiHCl3制备多晶硅的反应属于置换反应 8．为了减少污染和合理使用资源，某钛厂计划与氯碱厂、甲醇厂进行联合生产。设计的联合生产的工艺流程如图所示(FeTiO3中Ti为+4价)。下列叙述正确的是 A．由TiCl4制备Ti的过程中，不可用N2作为保护气 B．在联合生产过程中，理论上生成甲醇与Ti的物质的量之比为1：2 C．H2与CO合成甲醇的方法不符合绿色化学的原子经济性 D．在电解槽中，Cl-在正极发生氧化反应转化为Cl2 9．碘酸钙是一种新型食品添加剂。一种制备流程如下： 已知：易溶于水，不溶于有机溶剂；不溶于乙醇，在水中溶解度随温度升高而增大。 下列叙述错误的是 A．“氧化”中生成至少需要 B．完成“操作X”需要分液漏斗、烧杯、铁架台 C．“冰水浴”的作用是提高产率 D．用淀粉试纸可检验“合成”母液中的 10．钛有“二十一世纪的金属”、“全能金属”、“现代金属”的美称。以钛铁矿(FeTiO3中Ti为＋4价)为原料，经高温“氯化”制取金属钛的流程如下。下列叙述错误的是 A．“氯化”时矿料(FeTiO3＋C)与Cl2逆向而行，有利于反应充分进行 B．“氯化”时理论上参加反应的Cl2与CO物质的量之比为7：6 C．Mg高温还原TiCl4反应，应在N2氛围中进行 D．流程中所需要的“Mg”，可通过电解熔融MgCl2制取 11．海洋是人类宝贵的自然资源，海水“晒盐”和海水“制碱”体现了人类利用和改造自然的智慧，请根据粗盐“制碱”的流程图(如下图)回答问题： (1)步骤Ⅰ除杂中，常见的方法有两种：一是物理方法，即用溶液浸洗粗盐，溶解除去其中的可溶性杂质，则浸洗溶液应选用的 (填“饱和”或“不饱和”)溶液；二是化学方法，操作步骤依次为：加水溶解→加过量试剂①→加过量试剂②→过滤→加适量盐酸，以下试剂①②组合选用合理的是 。 A．① ②            B．① ② C．① ②               D．① ② (2)步骤Ⅲ先向饱和食盐水中通入 ，再通入另一种气体，这样做的目的是 ，写出步骤Ⅲ反应的化学方程式 。 (3)步骤Ⅳ发生的反应属于 反应(填基本反应类型)。 (4)我国化学家侯德榜创立的联合制碱法的优点有 。 A．无“索尔维氨碱法”中的废弃物生成，有利于保护环境 B．大大提高了食盐的利用率，节约了成本 C．将“制碱”与制氨生产联合起来，同时析出的晶体可用作复合肥 12．工业上以石英砂为原料生产高纯硅的工艺路线如下： 已知：电负性Cl>C>H>Si．回答下列问题： (1)写出石英砂与焦炭反应的化学方程式 。 (2)下列说法正确的是_______。 A．中Si的化合价为+2 B．晶体Si的熔点高于 C．该工艺流程中的和HCl都可循环使用 D．(沸点33.0℃)中混有少量(沸点67.6℃)，通过蒸馏可提纯 (3)的水解过程可以表示为： 已知比易水解，导致这一现象的原因是 。设计实验验证水解后溶液中的主要离子 。 (4)写出与足量乙醇反应生成A的化学方程式 。 13．以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下： (1)写出燃烧黄铁矿的化学方程式 。当有6 mol SO2生成时，转移电子 mol。 (2)进入接触室的气体中含标准状态下1120 m3SO2气体，达平衡后放出热量为4.728×106 kJ，此时SO2转化率为96%。该反应的热化学方程式为 。 (3)依据工艺流程图判断下列说法正确的是(选填序号字母) 。 a．为使黄铁矿充分燃烧，需将其粉碎 b．过量空气能提高SO2的转化率 c．使用催化剂能提高SO2的反应速率和转化率 d．沸腾炉排出的矿渣可供炼铁 e．吸收塔用水作吸收剂 (4)某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时，取0.1000 g样品充分灼烧，生成的SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后，再用0.02000 mol·L-1的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗K2Cr2O7溶液25.00 mL。 已知：SO2＋2Fe3+＋2H2O=＋2Fe2+＋4H+ ＋6Fe2+＋14H＋=2Cr3+＋6Fe3+＋7H2O 则样品中FeS2的质量分数是 ？(假设杂质不参加反应) (5)该生产过程中产生的尾气除了含有N2、O2外，还含有SO2、微量的SO3和酸雾。能用于测定硫酸尾气中SO2含量的是________。(填字母) A．NaOH溶液、酚酞试液 B．KMnO4溶液、稀H2SO4 C．碘水、淀粉溶液 D．氨水、酚酞 14．粉煤灰是火电厂的大宗固废。以某电厂的粉煤灰为原料(主要含SiO2、Al2O3和CaO等)提铝的工艺流程如下： 回答下列问题： (1)提高单位时间内粉煤灰浸出率的措施有 (任答一种即可)，浸出时Al2O3发生反应的离子方程式为 。 (2)“浸渣”的主要成分除Al2O3残余外，还有 。实验测得，5.0g    粉煤灰(Al2O3的质量分数为30%)经浸出、干燥后得到3.0g“浸渣”(Al2O3的质量分数为8%)，Al2O3的浸出率为 。 (3)“沉铝”时，体系中三种物质的溶解度曲线如图所示，加入K2SO4 的化学方程式 ，“沉铝”的最佳方为 。 (4)“焙烧”时，主要反应的化学方程式为 。 (5)“水浸”后得到的“滤液2”可返回 工序循环使用。 15．镁及其化合物有着广泛用途。工业上以菱镁矿(主要成分为，含以及少量等杂质)为原料制备纳米氧化镁的实验流程如下： (1)滤渣1的主要成分为 。 (2)加入氧化时，发生反应的离子方程式为 。 (3)一定条件下可与反应生成和一种弱碱，该反应的化学方程式为 。 (4)工业上还可用氯化镁和碳酸铵为原料，采用直接沉淀法制备纳米。取少量制得的该物质分散于某种液体溶剂中(两者不反应)，能说明纳米存在的简单方法是 。如图为反应温度对纳米产率和粒径的影响，据图分析反应的最佳温度为 。 (5)所加不宜过量太多的原因是 。 (6)主要副产品是 。 ( 8 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$