专题 教材实验（侯氏制碱、氯碱工业、海水提溴 碘 镁、铝土矿）(解析版)

这是一份专题 教材实验（侯氏制碱、氯碱工业、海水提溴 碘 镁、铝土矿）(解析版)，共14页。试卷主要包含了侯氏制碱法，8 ℃；Cl2的沸点为－34，8 L，海水制镁，铝的冶炼等内容，欢迎下载使用。
教材实验（侯氏制碱、氯碱工业、海水提溴 碘 镁、铝土矿）
1.侯氏制碱法
(1)原料
食盐、氨气、二氧化碳——合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气；其反应为C＋H2O(g)====CO＋H2，CO＋H2O(g)=====CO2＋H2。
(2)工艺流程

(3)反应原理
①产生NaHCO3的反应：NH3＋NaCl＋CO2＋H2O===NaHCO3＋NH4Cl。
②产生Na2CO3的反应：2NaHCO3====Na2CO3＋CO2＋H2O。
(4)循环使用的物质：CO2、饱和食盐水。
课堂检测01
1.如图是模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置。下列操作正确的是(　　)

A．a通入CO2，然后b通入NH3，c中放碱石灰
B．b通入NH3，然后a通入CO2，c中放碱石灰
C．a通入NH3，然后b通入CO2，c中放蘸稀硫酸的脱脂棉
D．b通入CO2，然后a通入NH3，c中放蘸稀硫酸的脱脂棉
答案：C
解析：由于CO2在水中的溶解度比较小，而NH3极易溶于水，所以在实验中要先通入溶解度较大的NH3，再通入CO2，由于NH3极易溶于水，在溶于水时极易发生倒吸现象，所以通入NH3的导气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均错误；因为NH3是碱性气体，所以过量的NH3要用稀硫酸来吸收，故答案选C。
2.工业上以粗盐(含Ca2＋、Mg2＋、SO等杂质)为主要原料，采用“侯氏制碱法”生产纯碱和化肥NH4Cl，实验室模拟工艺流程如图甲所示。下列说法正确的是(　 )

甲

乙
A.饱和食盐水中先通入的气体为CO2
B.流程图中的“系列操作”中一定需要使用玻璃棒
C.如图乙所示装置可以比较Na2CO3和NaHCO3晶体的热稳定性
D.对粗盐溶液除杂可依次加入过量NaOH、Na2CO3、BaCl2溶液，过滤后再加入盐酸调节溶液的pH
答案：B
解析：A项，二氧化碳在水中溶解度较小，氨气溶解度较大，故应先通入氨气，使溶液为碱性溶液，再通入二氧化碳，可以达到实验目的，错误；B项，从溶液中得到固体，需要加热浓缩、冷却结晶、过滤等操作，因此流程图中的“系列操作”中一定需要玻璃棒搅拌、引流等，正确；C项，Na2CO3加热不易分解，NaHCO3晶体加热容易分解，故小试管中盛放NaHCO3，大试管中盛放Na2CO3，错误；D项，除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SO及泥沙，可以加过量BaCl2除去SO，然后加NaOH除去Mg2＋，用Na2CO3除去Ca2＋和过量的Ba2＋，盐酸要放在最后，除去过量的NaOH和Na2CO3，错误。
2.氯碱工业　

原理：

①制备次氯酸钠：2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O
②制备氯化氢：H2＋Cl22HCl
课堂检测02
1.Cl2O是黄棕色具有强烈刺激性气味的气体，是一种强氧化剂，易溶于水且会与水反应生成次氯酸，与有机物、还原剂接触或加热时会发生燃烧并爆炸。一种制取Cl2O的装置如图所示。

已知：Cl2O的熔点为－116 ℃，沸点为3.8 ℃；Cl2的沸点为－34.6 ℃；HgO＋2Cl2===HgCl2＋Cl2O。下列说法中不正确的是(　　)
A.装置②、③中盛装的试剂依次是饱和食盐水和浓硫酸
B.通入干燥空气的目的是将生成的Cl2O稀释减小爆炸危险
C.从装置⑤中逸出气体的主要成分是Cl2O
D.装置④与⑤之间不用橡胶管连接，是为了防止橡胶管燃烧和爆炸
答案：C
解析：制取Cl2O需要干燥纯净的氯气，所以②、③中盛装的试剂依次是饱和食盐水和浓硫酸，A项正确；高浓度的Cl2O易爆炸，所以通入干燥空气的目的是将生成的Cl2O稀释减小爆炸危险，B项正确；装置⑤是收集Cl2O，所以温度低于3.8 ℃，此时氯气是气体，逸出的气体主要是空气和剩余的Cl2，C项错误；Cl2O与有机物接触会发生燃烧并爆炸，装置④与⑤之间不用橡胶管连接，是为了防止橡胶管燃烧和爆炸，D项正确。
2.海水是宝贵的资源宝库，目前氯碱工业、海水提镁、海水提溴为人类提供了大量工业原料。如图是海水综合利用的部分流程图，据图回答问题：

(1)由海水晒制的粗盐中含有Ca2＋、Mg2＋、SO等离子，为除去这些离子，所加试剂及其先后顺序为(写化学式)： ____________________________________。
(2)①电解饱和食盐水的化学方程式为________________________________________。
②制取MgCl2的过程中涉及反应：MgCl2·6H2O===MgCl2＋6H2O，该反应要在HCl气氛中进行，原因是 _________________________________。
(3)苦卤中通入Cl2置换出Br2，吹出后用SO2吸收，写出用SO2吸收发生反应的离子方程式：
______________________________，
由此判断Cl2、Br2、SO2的氧化性由强到弱的顺序为________________。
(4)也有工艺是在吹出Br2后用碳酸钠溶液吸收，生成溴化钠和溴酸钠，同时有CO2放出，该反应的离子方程式是______________________________________ ___；最后再用H2SO4处理得到Br2，之后加入CCl4进行Br2的萃取，最终用________方法得到单质Br2。
答案:(1)BaCl2、NaOH、Na2CO3、HCl
(2)①2NaCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2NaOH ②防止MgCl2水解
(3)Br2＋SO2＋2H2O===2Br－＋4H＋＋SO Cl2＞Br2＞SO2
(4)3Br2＋3CO===5Br－＋BrO＋3CO2↑　蒸馏
解析　(1)SO、Ca2＋、Mg2＋等分别与BaCl2溶液、Na2CO3溶液、NaOH溶液反应生成沉淀，再通过过滤除去，Na2CO3溶液能除去Ca2＋和过量的Ba2＋，盐酸能除去过量的CO和OH－，所以应先加BaCl2溶液再加NaOH溶液和Na2CO3溶液，最后加入盐酸，所以正确的顺序为BaCl2、NaOH、Na2CO3、HCl。
(2)①电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2NaOH。②氯化镁在水中易发生水解，为抑制其水解，氯化镁晶体应在氯化氢气流中脱水。
(3)苦卤中通入Cl2已经置换出Br2，吹出后用SO2吸收Br2，Br2转化为Br－，再用Cl2置换，第一次吹出的Br2浓度太低，分离浪费原料，SO2吸收主要起到富集溴的作用；在自发进行的氧化还原反应中，氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，在反应Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－中，氧化性：Cl2＞Br2，在反应SO2＋2H2O＋Br2===H2SO4＋2HBr中，氧化性：Br2＞SO2，故氧化性强弱顺序为Cl2＞Br2＞SO2。
(4)吹出Br2后用碳酸钠溶液吸收，生成溴化钠和溴酸钠，同时有CO2放出，反应的离子方程式为3Br2＋3CO===5Br－＋BrO＋3CO2↑，最后再用H2SO4处理得到Br2，加入CCl4进行Br2的萃取，最后通过蒸馏操作分离得到溴单质。
3.卤素单质在碱性溶液中容易发生歧化反应，歧化的产物依反应温度的不同而不同。
Cl2＋2OH－Cl－＋ClO－＋H2O
3Cl2＋6OH－5Cl－＋ClO＋3H2O
下图为制取氯气、氯酸钾、次氯酸钠和检验氯气性质的微型实验装置：

装置中盛装的药品如下：
①多用滴管中装有5 mL浓盐酸；
②微型支管试管中装有1.5 g KMnO4；
③微型支管试管中装有2～3 mL浓硫酸；
④U形反应管中装有30%KOH溶液；
⑤U形反应管中装有2 mol·L－1 NaOH溶液；
⑥、⑦双U形反应管中分别装有0.1 mol·L－1 KI­淀粉溶液和KBr溶液；
⑧尾气出口用浸有0.5 mol·L－1 Na2S2O3溶液的棉花轻轻覆盖住。
(1)整套装置气密性检查的方法：_______________。
(2)为了使装置④、⑤中的反应顺利完成，应该控制的反应条件分别为_____________。
(3)装置⑥、⑦中能够观察到的实验现象分别是____________。
(4)如果把装置⑥、⑦中的试剂互换位置，还能否证明氧化性：Cl2>I2，________(填“能”或“不能”)，理由是：__________。
(5)已知氯酸钾和氯化钾的溶解度曲线如下图所示，反应结束后，从装置④中提取氯酸钾晶体的实验操作是_______________。

(6)尾气处理时发生反应的离子方程式为________________。
(7)选择微型实验装置的优点有______________(至少写两点)。
答案：(1)连接好实验装置，由⑧导管向装置⑦中加水，若能形成一段稳定的水柱，则装置的气密性良好(其他合理答案也可)
(2)装置④放入348 K(或75 ℃)热水浴中；装置⑤放入冰水浴中
(3)装置⑥中溶液变蓝；装置⑦中溶液变成橙色
(4)能　若互换装置⑥、⑦中的试剂，Cl2与KBr反应生成Br2，挥发出来的Br2与KI反应，也可以证明Cl2的氧化性强于I2
(5)冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
(6)S2O＋4Cl2＋5H2O===2SO＋8Cl－＋10H＋
(7)简化实验装置、节约成本；试剂用量少、能源消耗少；节省空间，缩短实验时间；减少污染等

解析：(2)装置④中盛放30%KOH溶液，用于制备KClO3，发生的反应为3Cl2＋6KOHKClO3＋5KCl＋3H2O；装置⑤中盛放2 mol·L－1NaOH溶液，用于制备NaClO，发生的反应为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O；根据题给信息，为使装置④中反应顺利完成，装置④应放入348 K热水浴中；为使装置⑤中反应顺利完成，装置⑤应放入冰水浴中。(3)装置⑥中盛放KI淀粉溶液，通入Cl2发生反应Cl2＋2KI===2KCl＋I2，淀粉遇I2呈蓝色，装置⑥的实验现象是：溶液变蓝。装置⑦中盛放KBr溶液，通入Cl2发生反应Cl2＋2KBr===2KCl＋Br2，装置⑦的实验现象是：溶液变成橙色。(4)如果把装置⑥、⑦中的试剂互换位置，装置⑥中盛放KBr溶液，装置⑥中发生反应Cl2＋2KBr===2KCl＋Br2，由此得出氧化性：Cl2>Br2；装置⑦中盛放KI淀粉溶液，无论是Cl2还是装置⑥中挥发出来的Br2(g)都能与KI反应生成I2，能说明Cl2或Br2(g)的氧化性强于I2，结合装置⑥中结论也能证明C12的氧化性强于I2。(5)根据溶解度曲线，KClO3的溶解度随温度升高明显增大，KCl在低温时溶解度大于KClO3，高温时溶解度小于KClO3，从装置④中提取KClO3晶体的实验操作是将溶液冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。(6)尾气用0.5 mol·L－1 Na2S2O3溶液吸收，Cl2将S2O氧化成SO，Cl2被还原成Cl－，反应的离子方程式为4Cl2＋S2O＋5H2O===2SO＋8Cl－＋10H＋。
3.海水提取溴

课堂检测03
1.从淡化海水中提取溴的流程如下：

下列有关说法不正确的是(　　)
A.X试剂可用Na2SO3饱和溶液
B.步骤Ⅲ的离子反应：2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2
C.工业上每获得1 mol Br2，需要消耗Cl2 44.8 L
D.步骤Ⅳ包含萃取、分液和蒸馏
答案: C
解析　Na2SO3＋Br2＋H2O===Na2SO4＋2HBr，A正确；步骤Ⅲ利用氯的非金属性比溴的强，利用置换反应制取Br2，B正确；反应Ⅰ和反应Ⅲ均使用到Cl2，故制取1 mol Br2消耗2 mol氯气，但未标明氯气所处的温度和压强，C错误；从浓溴水中提取溴，可利用有机溶剂(如苯)萃取溴，然后分液得到溴的有机溶液，再经蒸馏可得纯净的溴，D正确。
2．根据下图海水综合利用的工艺流程图，判断下列说法正确的是(　 　)

已知：MgCl2·6H2O受热生成Mg(OH)Cl和HCl气体等。
A.过程①的提纯是物理过程，过程②通过氧化还原反应可产生2种单质
B.在过程③中将MgCl2·6H2O灼烧即可制得无水MgCl2
C.过程⑤反应后溶液呈强酸性，生产中需解决其对设备的腐蚀问题
D.在过程④、⑥反应中每氧化0.2 mol Br－需要消耗2.24 L Cl2
答案：C
解析：过程①中除去Mg2＋、Ca2＋和SO需要用化学方法，A错误；根据已知信息可知B错误；过程⑤发生的反应为SO2＋2H2O＋Br2===H2SO4＋2HBr，溶液呈强酸性，C正确；每氧化0.2 mol Br－需消耗0.1 mol Cl2，但不一定是2.24 L，只有在标准状况下才是2.24 L，D错误。
4.海带提碘

原理：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－
通入氯气氧化，萃取分液得到碘的CCl4溶液，反萃取，过滤得到碘单质
课堂检测04
1.从海带中提取碘单质，成熟的工艺流程如下。下列关于海水制碘的说法，不正确的是(　　)
干海带海带灰悬浊液滤液碘水I2的CCl4溶液I2
A.实验室在蒸发皿中灼烧干海带，并且用玻璃棒搅拌
B.含I－的滤液中加入稀硫酸和双氧水后，碘元素发生氧化反应
C.在碘水中加入几滴淀粉溶液，溶液变蓝色
D.碘水加入CCl4得到I2的CCl4溶液，该操作为“萃取”
答案：A
解析：灼烧固体时应在坩埚中，A项不正确；H2O2能将I－氧化为I2，B项正确。
2.为了从海带浸取液中提取碘，某同学设计了如图实验方案，下列说法正确的是(　　)

A.①中反应的离子方程式：2I－＋H2O2===I2＋2OH－
B.②中分液时含I2的CCl4溶液从分液漏斗上口倒出
C.③中得到的上层溶液中含有I－
D.操作Z的名称是加热
答案: C
解析　反应为酸性环境，①中反应的离子方程式：2I－＋2H＋＋H2O2===I2＋2H2O，故A错误；四氯化碳比水的密度大，在下层，②中分液时含I2的CCl4溶液从分液漏斗下口倒出，故B错误；操作Z的名称是过滤，故D错误。
3.已知反应ⅰ.4KI＋O2＋2H2O===4KOH＋2I2
反应ⅱ.3I2＋6OH－===IO＋5I－＋3H2O，某同学进行如下实验：
①取久置的KI固体(呈黄色)溶于水配成溶液；
②立即向上述溶液中滴加淀粉溶液，溶液无明显变化；滴加酚酞后，溶液变红；
③继续向溶液中滴加硫酸，溶液立即变蓝。
下列分析合理的是 (　　)
A.实验②说明久置的KI固体中不含有I2
B.碱性条件下，I2与淀粉显色的速率快于其与OH－反应的速率
C.实验③中溶液变蓝的可能原因为IO＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O
D.若向淀粉­KI试纸上滴加硫酸，一段时间后试纸变蓝，则证实该试纸上存在IO
答案：C
5.海水制镁

基本步骤及主要反应
1)制熟石灰：CaCO3CaO＋CO2，CaO＋H2O===Ca(OH)2。
2)沉淀：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2。
3)酸化：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O。
4)蒸发结晶：析出MgCl2·6H2O晶体。
5)脱水：在HCl气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁。
6)电解：电解熔融氯化镁制得镁。
课堂检测05
1.从海水中提取镁的工艺流程如图所示：

下列说法错误的是(　　)
A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富
B．步骤⑥电解MgCl2时阴极产生氯气
C．步骤⑤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水
D．上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应
答案：B
解析：电解MgCl2时，阳极产生Cl2；加热脱水过程中Mg2＋能水解生成Mg(OH)2，为防止Mg2＋水解，应在HCl气体氛围中脱水；①、③、⑥分别为化合反应、复分解反应、分解反应。
6.铝的冶炼


课堂检测06
1.工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：

下列叙述正确的是(　　)
A.试剂X可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸
B.反应①过滤后所得沉淀为氢氧化铁
C.图中所示转化反应都不是氧化还原反应
D.反应②的化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3＋NaHCO3
答案：D
解析：试剂X只能是氢氧化钠溶液，不能是盐酸，A错误；反应①过滤后所得沉淀为Fe2O3，B错误；电解氧化铝制铝的反应是氧化还原反应，C错误。
2.KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中，采用废易拉罐(主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题：
―→
(1)为尽量少引入杂质，试剂①应选用________(填标号)。
a．HCl溶液　 b．H2SO4溶液　 c．氨水　 d．NaOH溶液
(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为____________。
(3)沉淀B的化学式为___________；
将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是____________。
(4)已知：KW＝1.0×10－14，Al(OH)3AlO＋H＋＋H2O　K＝2.0×10－13。Al(OH)3溶于NaOH溶液反应的平衡常数等于________。
答案：(1)d　(2)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2
(3)Al(OH)3　Al3＋水解，使溶液中H＋浓度增大　(4)20
解析：(1)易拉罐的主要成分为Al，含有少量的Fe，Mg杂质，试剂①的作用是将Al溶解，HCl溶液和H2SO4溶液可溶解Al及Fe、Mg杂质，会引入Fe2＋、Mg2＋，氨水不溶解Al，NaOH溶液可溶解Al，但不溶解Fe、Mg杂质，故d项符合。
(2)选用NaOH溶液溶解易拉罐，主要发生反应2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2。
(3)滤液A中铝元素以AlO形式存在，与溶液中HCO发生复分解反应：AlO＋HCO＋H2O===Al(OH)3＋CO，故沉淀B为Al(OH)3，明矾溶于水时，KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO，Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，使溶液呈弱酸性。(4)Al(OH)3溶于NaOH溶液发生反应：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O　K1，可分两步进行：Al(OH)3AlO＋H＋＋H2O　K
H＋＋OH－H2O　
则K1＝＝＝20。
3.铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：

注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为_______________。
(2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH________(填“增大”“不变”或“减小”)。
(3)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是___________。
(4)铝粉在1 000 ℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是_______。
答案：(1)Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O (2)减小
(3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化
(4)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜
解析：(1)Al2O3为两性氧化物，在NaOH溶液中会溶解生成NaAlO2。
(2)加入的NaHCO3与过量的NaOH反应，导致溶液的pH减小。
(3)电解Al2O3时生成O2，O2会氧化石墨。
(4)NH4Cl受热分解产生HCl，H＋可以去除铝表面的氧化膜，所以加入少量的NH4Cl有利于AlN的制备。