專題-教材實驗(侯氏制堿、氯堿工業(yè)、海水提溴-碘-鎂、鋁土礦)(解析版)

教材實驗（侯氏制堿、氯堿工業(yè)、海水提溴碘鎂、鋁土礦）1.侯氏制堿法(1)原料食鹽、氨氣、二氧化碳——合成氨廠用水煤氣制取氫氣時的廢氣；其反應為C＋H2O(g)====CO＋H2，CO＋H2O(g)=====CO2＋H2。(2)工藝流程(3)反應原理①產生NaHCO3的反應：NH3＋NaCl＋CO2＋H2O=NaHCO3＋NH4Cl。②產生Na2CO3的反應：2NaHCO3====Na2CO3＋CO2＋H2O。(4)循環(huán)使用的物質：CO2、飽和食鹽水。課堂檢測011.如圖是模擬“侯氏制堿法”制取NaHCO3的部分裝置。下列操作正確的是()A．a通入CO2，然后b通入NH3，c中放堿石灰B．b通入NH3，然后a通入CO2，c中放堿石灰C．a通入NH3，然后b通入CO2，c中放蘸稀硫酸的脫脂棉D．b通入CO2，然后a通入NH3，c中放蘸稀硫酸的脫脂棉答案：C解析：由于CO2在水中的溶解度比較小，而NH3極易溶于水，所以在實驗中要先通入溶解度較大的NH3，再通入CO2，由于NH3極易溶于水，在溶于水時極易發(fā)生倒吸現(xiàn)象，所以通入NH3的導氣管的末端不能伸入到溶液中，即a先通入NH3，然后b通入CO2，A、B、D均錯誤；因為NH3是堿性氣體，所以過量的NH3要用稀硫酸來吸收，故答案選C。2.工業(yè)上以粗鹽(含Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)等雜質)為主要原料，采用“侯氏制堿法”生產純堿和化肥NH4Cl，實驗室模擬工藝流程如圖甲所示。下列說法正確的是()甲乙A.飽和食鹽水中先通入的氣體為CO2B.流程圖中的“系列操作”中一定需要使用玻璃棒C.如圖乙所示裝置可以比較Na2CO3和NaHCO3晶體的熱穩(wěn)定性D.對粗鹽溶液除雜可依次加入過量NaOH、Na2CO3、BaCl2溶液，過濾后再加入鹽酸調節(jié)溶液的pH答案：B解析：A項，二氧化碳在水中溶解度較小，氨氣溶解度較大，故應先通入氨氣，使溶液為堿性溶液，再通入二氧化碳，可以達到實驗目的，錯誤；B項，從溶液中得到固體，需要加熱濃縮、冷卻結晶、過濾等操作，因此流程圖中的“系列操作”中一定需要玻璃棒攪拌、引流等，正確；C項，Na2CO3加熱不易分解，NaHCO3晶體加熱容易分解，故小試管中盛放NaHCO3，大試管中盛放Na2CO3，錯誤；D項，除去粗鹽中的Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)及泥沙，可以加過量BaCl2除去SOeq\o\al(2－,4)，然后加NaOH除去Mg2＋，用Na2CO3除去Ca2＋和過量的Ba2＋，鹽酸要放在最后，除去過量的NaOH和Na2CO3，錯誤。2.氯堿工業(yè)原理：①制備次氯酸鈉：2NaOH＋Cl2=NaCl＋NaClO＋H2O②制備氯化氫：H2＋Cl2eq\o(=,\s\up11(點燃),\s\do4())2HCl課堂檢測021.Cl2O是黃棕色具有強烈刺激性氣味的氣體，是一種強氧化劑，易溶于水且會與水反應生成次氯酸，與有機物、還原劑接觸或加熱時會發(fā)生燃燒并爆炸。一種制取Cl2O的裝置如圖所示。已知：Cl2O的熔點為－116℃，沸點為3.8℃；Cl2的沸點為－34.6℃；HgO＋2Cl2=HgCl2＋Cl2O。下列說法中不正確的是()A.裝置②、③中盛裝的試劑依次是飽和食鹽水和濃硫酸B.通入干燥空氣的目的是將生成的Cl2O稀釋減小爆炸危險C.從裝置⑤中逸出氣體的主要成分是Cl2OD.裝置④與⑤之間不用橡膠管連接，是為了防止橡膠管燃燒和爆炸答案：C解析：制取Cl2O需要干燥純凈的氯氣，所以②、③中盛裝的試劑依次是飽和食鹽水和濃硫酸，A項正確；高濃度的Cl2O易爆炸，所以通入干燥空氣的目的是將生成的Cl2O稀釋減小爆炸危險，B項正確；裝置⑤是收集Cl2O，所以溫度低于3.8℃，此時氯氣是氣體，逸出的氣體主要是空氣和剩余的Cl2，C項錯誤；Cl2O與有機物接觸會發(fā)生燃燒并爆炸，裝置④與⑤之間不用橡膠管連接，是為了防止橡膠管燃燒和爆炸，D項正確。2.海水是寶貴的資源寶庫，目前氯堿工業(yè)、海水提鎂、海水提溴為人類提供了大量工業(yè)原料。如圖是海水綜合利用的部分流程圖，據圖回答問題：(1)由海水曬制的粗鹽中含有Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)等離子，為除去這些離子，所加試劑及其先后順序為(寫化學式)：____________________________________。(2)①電解飽和食鹽水的化學方程式為________________________________________。②制取MgCl2的過程中涉及反應：MgCl2·6H2O===MgCl2＋6H2O，該反應要在HCl氣氛中進行，原因是_________________________________。(3)苦鹵中通入Cl2置換出Br2，吹出后用SO2吸收，寫出用SO2吸收發(fā)生反應的離子方程式：______________________________，由此判斷Cl2、Br2、SO2的氧化性由強到弱的順序為________________。(4)也有工藝是在吹出Br2后用碳酸鈉溶液吸收，生成溴化鈉和溴酸鈉，同時有CO2放出，該反應的離子方程式是_________________________________________；最后再用H2SO4處理得到Br2，之后加入CCl4進行Br2的萃取，最終用________方法得到單質Br2。答案:(1)BaCl2、NaOH、Na2CO3、HCl(2)①2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))Cl2↑＋H2↑＋2NaOH②防止MgCl2水解(3)Br2＋SO2＋2H2O=2Br－＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)Cl2＞Br2＞SO2(4)3Br2＋3COeq\o\al(2－,3)=5Br－＋BrOeq\o\al(－,3)＋3CO2↑蒸餾解析(1)SOeq\o\al(2－,4)、Ca2＋、Mg2＋等分別與BaCl2溶液、Na2CO3溶液、NaOH溶液反應生成沉淀，再通過過濾除去，Na2CO3溶液能除去Ca2＋和過量的Ba2＋，鹽酸能除去過量的COeq\o\al(2－,3)和OH－，所以應先加BaCl2溶液再加NaOH溶液和Na2CO3溶液，最后加入鹽酸，所以正確的順序為BaCl2、NaOH、Na2CO3、HCl。(2)①電解飽和食鹽水的化學方程式為2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))Cl2↑＋H2↑＋2NaOH。②氯化鎂在水中易發(fā)生水解，為抑制其水解，氯化鎂晶體應在氯化氫氣流中脫水。(3)苦鹵中通入Cl2已經置換出Br2，吹出后用SO2吸收Br2，Br2轉化為Br－，再用Cl2置換，第一次吹出的Br2濃度太低，分離浪費原料，SO2吸收主要起到富集溴的作用；在自發(fā)進行的氧化還原反應中，氧化劑的氧化性強于氧化產物的氧化性，在反應Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－中，氧化性：Cl2＞Br2，在反應SO2＋2H2O＋Br2=H2SO4＋2HBr中，氧化性：Br2＞SO2，故氧化性強弱順序為Cl2＞Br2＞SO2。(4)吹出Br2后用碳酸鈉溶液吸收，生成溴化鈉和溴酸鈉，同時有CO2放出，反應的離子方程式為3Br2＋3COeq\o\al(2－,3)=5Br－＋BrOeq\o\al(－,3)＋3CO2↑，最后再用H2SO4處理得到Br2，加入CCl4進行Br2的萃取，最后通過蒸餾操作分離得到溴單質。3.鹵素單質在堿性溶液中容易發(fā)生歧化反應，歧化的產物依反應溫度的不同而不同。Cl2＋2OH－eq\o(=,\s\up15(冷水))Cl－＋ClO－＋H2O3Cl2＋6OH－eq\o(=,\s\up15(348K))5Cl－＋ClOeq\o\al(－,3)＋3H2O下圖為制取氯氣、氯酸鉀、次氯酸鈉和檢驗氯氣性質的微型實驗裝置：裝置中盛裝的藥品如下：①多用滴管中裝有5mL濃鹽酸；②微型支管試管中裝有1.5gKMnO4；③微型支管試管中裝有2～3mL濃硫酸；④U形反應管中裝有30%KOH溶液；⑤U形反應管中裝有2mol·L－1NaOH溶液；⑥、⑦雙U形反應管中分別裝有0.1mol·L－1KI-淀粉溶液和KBr溶液；⑧尾氣出口用浸有0.5mol·L－1Na2S2O3溶液的棉花輕輕覆蓋住。(1)整套裝置氣密性檢查的方法：_______________。(2)為了使裝置④、⑤中的反應順利完成，應該控制的反應條件分別為_____________。(3)裝置⑥、⑦中能夠觀察到的實驗現(xiàn)象分別是____________。(4)如果把裝置⑥、⑦中的試劑互換位置，還能否證明氧化性：Cl2>I2，________(填“能”或“不能”)，理由是：__________。(5)已知氯酸鉀和氯化鉀的溶解度曲線如下圖所示，反應結束后，從裝置④中提取氯酸鉀晶體的實驗操作是_______________。(6)尾氣處理時發(fā)生反應的離子方程式為________________。(7)選擇微型實驗裝置的優(yōu)點有______________(至少寫兩點)。答案：(1)連接好實驗裝置，由⑧導管向裝置⑦中加水，若能形成一段穩(wěn)定的水柱，則裝置的氣密性良好(其他合理答案也可)(2)裝置④放入348K(或75℃)熱水浴中；裝置⑤放入冰水浴中(3)裝置⑥中溶液變藍；裝置⑦中溶液變成橙色(4)能若互換裝置⑥、⑦中的試劑，Cl2與KBr反應生成Br2，揮發(fā)出來的Br2與KI反應，也可以證明Cl2的氧化性強于I2(5)冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥(6)S2Oeq\o\al(2－,3)＋4Cl2＋5H2O=2SOeq\o\al(2－,4)＋8Cl－＋10H＋(7)簡化實驗裝置、節(jié)約成本；試劑用量少、能源消耗少；節(jié)省空間，縮短實驗時間；減少污染等解析：(2)裝置④中盛放30%KOH溶液，用于制備KClO3，發(fā)生的反應為3Cl2＋6KOHeq\o(=,\s\up15(348K))KClO3＋5KCl＋3H2O；裝置⑤中盛放2mol·L－1NaOH溶液，用于制備NaClO，發(fā)生的反應為Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O；根據題給信息，為使裝置④中反應順利完成，裝置④應放入348K熱水浴中；為使裝置⑤中反應順利完成，裝置⑤應放入冰水浴中。(3)裝置⑥中盛放KI淀粉溶液，通入Cl2發(fā)生反應Cl2＋2KI=2KCl＋I2，淀粉遇I2呈藍色，裝置⑥的實驗現(xiàn)象是：溶液變藍。裝置⑦中盛放KBr溶液，通入Cl2發(fā)生反應Cl2＋2KBr=2KCl＋Br2，裝置⑦的實驗現(xiàn)象是：溶液變成橙色。(4)如果把裝置⑥、⑦中的試劑互換位置，裝置⑥中盛放KBr溶液，裝置⑥中發(fā)生反應Cl2＋2KBr=2KCl＋Br2，由此得出氧化性：Cl2>Br2；裝置⑦中盛放KI淀粉溶液，無論是Cl2還是裝置⑥中揮發(fā)出來的Br2(g)都能與KI反應生成I2，能說明Cl2或Br2(g)的氧化性強于I2，結合裝置⑥中結論也能證明C12的氧化性強于I2。(5)根據溶解度曲線，KClO3的溶解度隨溫度升高明顯增大，KCl在低溫時溶解度大于KClO3，高溫時溶解度小于KClO3，從裝置④中提取KClO3晶體的實驗操作是將溶液冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥。(6)尾氣用0.5mol·L－1Na2S2O3溶液吸收，Cl2將S2Oeq\o\al(2－,3)氧化成SOeq\o\al(2－,4)，Cl2被還原成Cl－，反應的離子方程式為4Cl2＋S2Oeq\o\al(2－,3)＋5H2O=2SOeq\o\al(2－,4)＋8Cl－＋10H＋。3.海水提取溴課堂檢測031.從淡化海水中提取溴的流程如下：下列有關說法不正確的是()A.X試劑可用Na2SO3飽和溶液B.步驟Ⅲ的離子反應：2Br－＋Cl2=2Cl－＋Br2C.工業(yè)上每獲得1molBr2，需要消耗Cl244.8LD.步驟Ⅳ包含萃取、分液和蒸餾答案:C解析Na2SO3＋Br2＋H2O=Na2SO4＋2HBr，A正確；步驟Ⅲ利用氯的非金屬性比溴的強，利用置換反應制取Br2，B正確；反應Ⅰ和反應Ⅲ均使用到Cl2，故制取1molBr2消耗2mol氯氣，但未標明氯氣所處的溫度和壓強，C錯誤；從濃溴水中提取溴，可利用有機溶劑(如苯)萃取溴，然后分液得到溴的有機溶液，再經蒸餾可得純凈的溴，D正確。2．根據下圖海水綜合利用的工藝流程圖，判斷下列說法正確的是()已知：MgCl2·6H2O受熱生成Mg(OH)Cl和HCl氣體等。A.過程①的提純是物理過程，過程②通過氧化還原反應可產生2種單質B.在過程③中將MgCl2·6H2O灼燒即可制得無水MgCl2C.過程⑤反應后溶液呈強酸性，生產中需解決其對設備的腐蝕問題D.在過程④、⑥反應中每氧化0.2molBr－需要消耗2.24LCl2答案：C解析：過程①中除去Mg2＋、Ca2＋和SOeq\o\al(2－,4)需要用化學方法，A錯誤；根據已知信息可知B錯誤；過程⑤發(fā)生的反應為SO2＋2H2O＋Br2=H2SO4＋2HBr，溶液呈強酸性，C正確；每氧化0.2molBr－需消耗0.1molCl2，但不一定是2.24L，只有在標準狀況下才是2.24L，D錯誤。4.海帶提碘原理：Cl2＋2I－=I2＋2Cl－通入氯氣氧化，萃取分液得到碘的CCl4溶液，反萃取，過濾得到碘單質課堂檢測041.從海帶中提取碘單質，成熟的工藝流程如下。下列關于海水制碘的說法，不正確的是()干海帶eq\o(→,\s\up15(灼燒))海帶灰eq\o(→,\s\up11(沸水),\s\do4(浸泡))懸濁液eq\o(→,\s\up15(過濾))濾液eq\o(→,\s\up11(H＋),\s\do4(H2O2))碘水eq\o(→,\s\up15(CCl4))I2的CCl4溶液eq\o(→,\s\up15(蒸餾))I2A.實驗室在蒸發(fā)皿中灼燒干海帶，并且用玻璃棒攪拌B.含I－的濾液中加入稀硫酸和雙氧水后，碘元素發(fā)生氧化反應C.在碘水中加入幾滴淀粉溶液，溶液變藍色D.碘水加入CCl4得到I2的CCl4溶液，該操作為“萃取”答案：A解析：灼燒固體時應在坩堝中，A項不正確；H2O2能將I－氧化為I2，B項正確。2.為了從海帶浸取液中提取碘，某同學設計了如圖實驗方案，下列說法正確的是()A.①中反應的離子方程式：2I－＋H2O2=I2＋2OH－B.②中分液時含I2的CCl4溶液從分液漏斗上口倒出C.③中得到的上層溶液中含有I－D.操作Z的名稱是加熱答案:C解析反應為酸性環(huán)境，①中反應的離子方程式：2I－＋2H＋＋H2O2=I2＋2H2O，故A錯誤；四氯化碳比水的密度大，在下層，②中分液時含I2的CCl4溶液從分液漏斗下口倒出，故B錯誤；操作Z的名稱是過濾，故D錯誤。3.已知反應ⅰ.4KI＋O2＋2H2O=4KOH＋2I2反應ⅱ.3I2＋6OH－=IOeq\o\al(－,3)＋5I－＋3H2O，某同學進行如下實驗：①取久置的KI固體(呈黃色)溶于水配成溶液；②立即向上述溶液中滴加淀粉溶液，溶液無明顯變化；滴加酚酞后，溶液變紅；③繼續(xù)向溶液中滴加硫酸，溶液立即變藍。下列分析合理的是 ()A.實驗②說明久置的KI固體中不含有I2B.堿性條件下，I2與淀粉顯色的速率快于其與OH－反應的速率C.實驗③中溶液變藍的可能原因為IOeq\o\al(－,3)＋5I－＋6H＋=3I2＋3H2OD.若向淀粉-KI試紙上滴加硫酸，一段時間后試紙變藍，則證實該試紙上存在IOeq\o\al(－,3) 答案：C5.海水制鎂基本步驟及主要反應1)制熟石灰：CaCO3eq\o(=,\s\up15(△))CaO＋CO2，CaO＋H2O=Ca(OH)2。2)沉淀：Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2。3)酸化：Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O。4)蒸發(fā)結晶：析出MgCl2·6H2O晶體。5)脫水：在HCl氣流中使MgCl2·6H2O脫水制得無水氯化鎂。6)電解：電解熔融氯化鎂制得鎂。課堂檢測051.從海水中提取鎂的工藝流程如圖所示：下列說法錯誤的是()A．用此法提取鎂的優(yōu)點之一是原料來源豐富B．步驟⑥電解MgCl2時陰極產生氯氣C．步驟⑤可將晶體置于HCl氣體氛圍中脫水D．上述工藝流程中涉及化合、分解和復分解反應答案：B解析：電解MgCl2時，陽極產生Cl2；加熱脫水過程中Mg2＋能水解生成Mg(OH)2，為防止Mg2＋水解，應在HCl氣體氛圍中脫水；①、③、⑥分別為化合反應、復分解反應、分解反應。6.鋁的冶煉課堂檢測061.工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3，含F(xiàn)e2O3雜質)為原料冶煉鋁的工藝流程如下：下列敘述正確的是()A.試劑X可以是氫氧化鈉溶液，也可以是鹽酸B.反應①過濾后所得沉淀為氫氧化鐵C.圖中所示轉化反應都不是氧化還原反應D.反應②的化學方程式為NaAlO2＋CO2＋2H2O=Al(OH)3＋NaHCO3答案：D解析：試劑X只能是氫氧化鈉溶液，不能是鹽酸，A錯誤；反應①過濾后所得沉淀為Fe2O3，B錯誤；電解氧化鋁制鋁的反應是氧化還原反應，C錯誤。2.KAl(SO4)2·12H2O(明礬)是一種復鹽，在造紙等方面應用廣泛。實驗室中，采用廢易拉罐(主要成分為Al，含有少量的Fe、Mg雜質)制備明礬的過程如下圖所示?；卮鹣铝袉栴}：eq\x(易拉罐)eq\o(→,\s\up11(試劑①),\s\do4(微熱，過濾))eq\x(濾液A)eq\o(→,\s\up15(NH4HCO3))eq\x(沉淀B)eq\o(→,\s\up11(稀H2SO4),\s\do4(K2SO4))→eq\x(產物)(1)為盡量少引入雜質，試劑①應選用________(填標號)。a．HCl溶液b．H2SO4溶液c．氨水d．NaOH溶液(2)易拉罐溶解過程中主要反應的化學方程式為____________。(3)沉淀B的化學式為___________；將少量明礬溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是____________。(4)已知：KW＝1.0×10－14，Al(OH)3AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2OK＝2.0×10－13。Al(OH)3溶于NaOH溶液反應的平衡常數等于________。答案：(1)d(2)2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2(3)Al(OH)3Al3＋水解，使溶液中H＋濃度增大(4)20解析：(1)易拉罐的主要成分為Al，含有少量的Fe，Mg雜質，試劑①的作用是將Al溶解，HCl溶液和H2SO4溶液可溶解Al及Fe、Mg雜質，會引入Fe2＋、Mg2＋，氨水不溶解Al，NaOH溶液可溶解Al，但不溶解Fe、Mg雜質，故d項符合。(2)選用NaOH溶液溶解易拉罐，主要發(fā)生反應2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2。(3)濾液A中鋁元素以AlOeq\o\al(－,2)形式存在，與溶液中