【高中化学】高中化学教材中十大工业流程汇总
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＋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＋NH3·H2O = NH4HSO3,2NH3·H2O＋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?
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NaCl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Cu2＋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△ MgCl2＋6H2O
④MgCl2 (熔融)电解 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。