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学案34 资源综合利用　环境保护
[考纲要求]　1.了解煤、石油、天然气等综合利用的意义。2.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。3.了解化学在解决能源危机中的重要作用，树立绿色化学的观念。
知识点一　煤、石油、天然气的综合利用
1．煤的综合利用
煤是由__________和少量________组成的__________，主要含有____元素，还含有少量____、____、____、____等元素。
(1)煤的干馏
①原理：把煤____________________使其分解的过程。煤的干馏是一个复杂的____________变化过程。②煤的干馏产物
a．______，b.________，c.________，d.________。
(2)煤的气化
将煤中的________转化为__________的过程，目前主要方法是碳和水蒸气反应制水煤气。化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)煤的液化
①________液化：煤＋氢气液体燃料
②________液化：煤＋水水煤气甲醇等
问题思考
1．水煤气的成分与液化石油气有何区别？
　
　
2．天然气的综合利用
(1)天然气的主要成分是________，它是一种________的化石燃料，更是一种重要的化工原料。
(2)天然气与水蒸气反应制取H2
原理：
________________________________________________________________________。
3．石油的综合利用
(1)石油的成分
石油主要是由多种____________组成的混合物。所含元素以____、____为主，还有少量N、S、P、O等。
(2)石油的分馏
利用________中各组分________不同，将复杂的混合物分离成较简单和更有用的________的过程叫做分馏。分馏是________过程。其主要目的是得到________、________、________等轻质油。
(3)石油的裂化
①条件：催化剂催化、高温。
②过程：含碳原子较多、沸点较高的烃断裂为__________________的烃，裂化是____________过程。
③主要目的：将______转化为________。
(4)石油的裂解
①定义：石油在更高的________下发生深度裂化，石油中的烃分子断裂成以乙烯、丙烯为主的________。
②生产目的：生产________、丙烯、甲烷等重要
________________________________________________________________________。
问题思考
2．煤加工和石油的炼制过程中哪些是化学变化，哪些是物理变化？
　
　
3．为什么裂化汽油不能用于从溴水中萃取溴？
　
　
4．三大合成材料
(1)三大合成材料是指
________________________________________________________________________。
(2)聚合反应
合成聚乙烯的化学方程式：________________________，单体为____________，链节为____________，聚合度为______。
知识点二　环境保护与绿色化学
1．环境问题
环境问题主要是指由于人类不合理地______________________而造成的
______________，以及____________和____________所造成的环境污染。
“三废”的污染主要指：
(1)大气污染
大气污染物主要来自______________和______________产生的废气及其携带的
__________。
(2)水污染
工业废水，____________，农田过度施肥，喷洒农药都会对水源造成污染。
(3)固体废弃物污染，如白色污染。
当今环境污染存在以下几方面问题：
①酸雨——形成原因主要是________和____________。
②光化学烟雾——主要是____________、碳氢化合物造成的。
③臭氧空洞——主要是氮氧化合物、____________等的排放引起的。
④温室效应——主要是由于大气中CO2含量的不断增加造成的。
⑤白色污染——________塑料的大量使用。
⑥赤潮——含______洗衣粉的大量使用及其废水的任意排放。
2．环境保护的措施
(1)工业废气携带颗粒物的回收利用。
(2)工业、生活污水经处理达标后排放、限制使用____________洗涤剂。
(3)回收、限制废弃塑料，研制__________塑料。
3．绿色化学
(1)原子经济
原子经济要求反应物的原子________________________________，原子的利用率达到______，也就是说在化学反应中不产生任何废物。
原子的利用率＝×100%
(2)绿色化学
绿色化学的核心就是利用化学原理从________________________对环境的污染。
4．可持续发展
可持续发展是指__________________________________发展，需要______、________、________和环境保护协调发展。可持续发展的要点是发展援助、环境保护、清洁水源、能源开发、绿色贸易。
5．可持续发展、环境保护与绿色化学三者的关系
环境保护是可持续发展的一个重要方面，绿色化学能从根本上为环境保护和可持续发展提供一步到位、一劳永逸的技术支持。
一、石油炼制方法的比较
1．石油的分馏、裂化、裂解的比较
2.直馏汽油和裂化汽油的区别
获得方法 主要化学成分 鉴别方法
直馏汽油 一般是C5～C11的烷烃及少量的芳香烃等，性质稳定
裂化汽油 含有C5～C11的烷烃和烯烃，性质活泼
典例导悟1　如何从石油中获得更多的轻质燃油一直是化学家探索的课题，将石油分馏得到的重油进行裂化可以获得更多的轻质燃油。
资料一：石蜡是含有20～30个碳原子的烷烃的混合物，常温下呈固态。
资料二：石油催化裂化中通常使用Al2O3作催化剂。
某研究性学习小组在实验室中模拟石油的催化裂化，装置如图：实验过程中可观察到烧瓶Ⅰ中固体石蜡先熔化，试管Ⅱ中有少量液体凝结，试管Ⅲ中酸性高锰酸钾溶液褪色，实验后闻试管Ⅱ中液体气味，具有汽油的气味。
(1)该装置仪器连接的顺序应遵循的原则为
________________________________________________________________________
____________，为保证实验成功，实验前必须进行的操作是________________，装置中较长导管的作用是
________________________________________________________________________；
(2)试管Ⅲ中溶液褪色说明了
________________________________________________________________________
______________________；
(3)能否用试管Ⅱ中的液体萃取溴水中的溴，理由是
________________________________________________________________________。
(4)写出二十烷裂化得到癸烷和癸烯的化学方程式
________________________________________________________________________。
(5)石油裂化的重要意义是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
变式演练1　近期我国冀东渤海湾发现储量达10亿吨的大型油田。下列关于石油的说法正确的是(　　)
A．石油属于可再生矿物能源
B．石油主要含有碳、氢两种元素
C．石油的裂化是物理变化
D．石油分馏的各馏分均是纯净物
二、环境保护与绿色化学
关于“绿色化学”的具体要求见下图：
典例导悟2　雾霾天气是困扰广州亚运会实现“绿色亚运”目标的一大障碍。为此，广州市政府于2009年12月10日发布了《2010年第16届广州亚运会空气质量保障方案的通知》，以切实保障亚运会期间有一个优质的空气环境。下列措施不可能改善空气质量的是(　　)
A．在大型燃煤锅炉上安装低氮燃烧器，采用烟气脱硝技术
B．加强道路扬尘污染控制，强化路面保洁，洒水防尘
C．在炼油厂、钢铁厂、发电厂等，推广和使用脱硫技术，降低硫氧化物的排放
D．增加汽油、柴油等能源的供应量，提倡以汽车代步的现代消费与生活理念
听课记录：　
　
变式演练2　(2011·南昌模拟)化学与生活、社会密切相关。下列说法不正确的是(　　)
A．利用太阳能等清洁能源代替化石燃料，有利于节约资源、保护环境
B．凡含有食品添加剂的食物对人体健康均有害，不可食用
C．为防止电池中的重金属等污染土壤和水体，应积极开发废电池的综合利用技术
D．提倡人们购物时不用塑料袋，是为了防止白色污染
1．判断正误
(1)煤的干馏和石油的分馏均属化学变化(　　)
(2011·山东理综－9A)
(2)风力发电，让能源更清洁(　　)
(2011·重庆理综－6A)
(3)环保涂料，让环境更宜居(　　)
(2011·重庆理综－6D)
(4)用Na2S去除废水中的Hg2＋：Hg2＋＋S2－===HgS↓(　　)
(2011·北京理综－9A)
(5)用催化法处理汽车尾气中的CO和NO：CO＋NOC＋NO2
(2011·北京理综－9B)
(6)煤油可由石油分馏获得，可用作燃料和保存少量金属钠(　　)
(2010·山东理综－12C)
(7)石油干馏可得到汽油、煤油等(　　)
(2010·福建理综－6B)
2．(2011·福建理综，6)下列关于化学与生产、生活的认识不正确的是(　　)
A．CO2、CH4、N2等均是造成温室效应的气体
B．使用清洁能源是防止酸雨发生的重要措施之一
C．节能减排符合低碳经济的要求
D．合理开发利用可燃冰(固态甲烷水合物)有助于缓解能源紧缺
3．(2010·江苏，1)化学与能源开发、环境保护、资源利用等密切相关。下列说法正确的是(　　)
A．为提高农作物的产量和质量，应大量使用化肥和农药
B．绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行治理
C．实现化石燃料清洁利用，就无需开发新能源
D．垃圾是放错地方的资源，应分类回收利用
4．(2010·四川理综，6)节能减排对发展经济、保护环境有重要意义。下列措施不能减少二氧化碳排放的是(　　)
A．利用太阳能制氢
B．关停小火电企业
C．举行“地球一小时”熄灯活动
D．推广使用煤液化技术
题组一　煤、石油、天然气的综合利用
1．(2011·济南模拟)根据下图所示把煤隔绝空气加强热，下列叙述错误的是(　　)
A．煤发生了化学变化
B．液体X的pH＞7；Y是一种黑色黏稠状液体
C．气体Z易燃，可还原CuO，也可使溴水褪色
D．横玻璃管中产生浓的白烟
2．已知天然气的主要成分——CH4是一种会产生温室效应的气体，等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应，前者大。下面是有关天然气的几种叙述，其中正确的是(　　)
①天然气与煤、柴油相比是较清洁的能源　②等质量的CH4和CO2产生的温室效应也是前者大　③燃烧天然气也是形成酸雨的原因之一　④CH4作为化工原料可用于合成氨、生产甲醇
A．①②③ B．①②④ C．③④ D．②③
3．下列关于石油的说法不正确的是(　　)
A．石油主要含C、H两种元素
B．石油主要是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃所组成的混合物
C．石油有固定的熔点
D．石油分馏得到的汽油是混合物
4．用来鉴别裂化汽油和直馏汽油的试剂是(　　)
A．乙醚 B．溴水
C．NaOH溶液 D．盐酸
5．丁烷催化裂化，其碳链按两种方式断裂，生成两种烷烃和两种烯烃。若丁烷的裂解率为90%，且裂解后两种烯烃的质量相等，则裂解后得到的相对分子质量最小的气态烃在混合气体中的体积分数为(　　)
A．11% B．19% C．40% D．50%
6．(2011·杭州质检)用石油和煤可以得到有机化工生产中需要的众多原料，例如由石油得到的乙烯和煤得到的苯制聚苯乙烯。生产过程如下：
下列说法不正确的是(　　)
A．通过裂解可以从石油中获得更多的乙烯
B．把煤干馏不能直接得到苯的纯净物
C．制聚苯乙烯的反应①为加成反应，②为消去反应
D．反应①②③的原子利用率都达到了100%
7．已知碳原子数≥3的烷烃均可裂化为碳原子数更少的一种烷烃和一种烯烃。含有5个碳原子的烷烃催化裂化可生成的烯烃最多有(　　)
A．4种 B．5种 C．3种 D．2种
8．有人设计了一套实验，分馏原油的五个步骤：
①将蒸馏烧瓶固定在铁架台上，在蒸馏烧瓶上塞好带温度计的橡皮塞。
②连接好冷凝管。把冷凝管固定在铁架台上，将冷凝管进水口的橡皮管的另一端和水龙头连结，将和出水口相接的橡皮管的另一端放在水槽中。
③把酒精灯放在铁架台上，根据酒精灯高度确定铁圈的高度，放好石棉网。
④向蒸馏烧瓶中放入几片碎瓷片，再用漏斗向烧瓶中加入原油，塞好带温度计的橡皮塞，把连接器连接在冷凝器的末端，并伸入接收装置(如锥形瓶中)。
⑤检查气密性(利用给固定装置微热的方法)。
请完成以下题目：
(1)上述实验正确的操作顺序是__________(填序号)。
(2)所用的主要仪器有
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)冷凝管里水流的方向与蒸汽的流向________(填“相同”或“相反”)。
(4)温度计的水银球应放在_____________________________
位置，以测量______________的温度。
(5)蒸馏烧瓶中放几片碎瓷片的目的是
________________________________________________________________________。
题组二　环境保护和绿色化学
9．下列方法不会对环境造成污染的是(　　)
A．继续使用氯氟代烷作空调制冷剂
B．用焚烧的方法来处理白色垃圾
C．用煤代替日渐短缺的石油作燃料
D．用氢氧燃料电池来驱动汽车
10．(2011·唐山模拟)下列叙述正确的是(　　)
①CO2的大量排放会加剧温室效应　②正常雨水的pH为5.6，主要是因为溶解了SO2　③利用太阳能、风能和氢能替代化石能源可以改善空气的质量　④含磷合成洗涤剂易于被细菌分解，不会导致水体污染　⑤为防止电池中的重金属离子污染土壤和水源，废电池要集中处理
A．①②③④⑤ B．②③⑤
C．①③⑤ D．①②④⑤
题号 1 2 3 4 5 6 7 9 10
答案
11.已知煤的部分结构模型如图所示：
(1)从煤的结构模型来看，煤是工业上获得__________烃的重要来源。
(2)我国大约70%的煤是直接用于燃烧的。从煤的结构模型来看，在提供热量的同时产生大量的__________________等气体物质，造成严重的大气污染。
(3)“型煤”技术不仅可以减少87%的废气排放量，烟尘排放量也可减少80%，致癌物苯并[a]芘的排放量也减少，同时节煤20%～30%。“型煤”技术的原理是利用固硫剂在燃烧过程中生成稳定的硫酸盐。下列物质中适宜于作固硫剂的是________(填字母)。
A．氯化钙 B．氧化钙
C．硫酸钙 D．氢氧化钙
(4)某“型煤”生产厂利用石灰石作固硫剂，试用化学方程式表示其“固硫”过程________________________________________________________________________。
(5)除上述的“型煤”技术外，为了解决煤燃烧所造成的污染问题和提高煤的利用价值，煤资源的综合利用方法还有____________、________、________等。
题组三　实验探究
12．某些废旧塑料可采用下列方法处理：将废塑料隔绝空气加强热，使其变成有用的物质，实验装置如图。
加热聚丙烯废塑料得到的产物如下表：
产物 氢气 甲烷 乙烯 丙烯 苯 甲苯 碳
质量分数(%) 12 24 12 16 20 10 6
(1)试管A中残留物有多种用途，如下列转化就可制取高聚物聚乙烯。
A中残留物CaC2HC≡CH乙烯聚乙烯
写出反应③④的化学方程式：(不必注明反应条件)
________________________________________________________________________，
________________________________________________________________________。
(2)试管B收集到的产品中，能使酸性高锰酸钾溶液褪色的物质，其一氯代物有__________种。
(3)锥形瓶C中观察到的现象是
________________________________________________________________________。
经溴水充分吸收，经干燥后剩余气体的平均相对分子质量为________。
(4)产物中的苯和甲苯也是煤干馏的产物，若在煤焦油中获取苯或甲苯可用________方法。
(5)写出C中逸出的气体在工业上的两种用途
________________________________________________________________________、
________________________。
学案34　资源综合利用　环境保护
【课前准备区】
知识点一
1．有机物　无机物　复杂混合物　碳　氢　氧　氮　硫
(1)①隔绝空气加强热　物理、化学　②a.焦炉气　b．煤焦油　c．焦炭　d．粗氨水
(2)有机物　可燃性气体　C＋H2O(g)CO＋H2
(3)①直接　②间接
2．(1)甲烷　清洁
(2)CH4＋H2OCO＋3H2
3．(1)碳氢化合物　碳　氢
(2)原油　沸点　混合物　物理变化　汽油　煤油　柴油
(3)②含碳原子较少、沸点较低　化学变化
③重油　轻质油
(4)①温度　短链烃　②乙烯　化工基本原料
4．(1)塑料、合成橡胶和合成纤维
(2)nCH2===CH2　CH2===CH2　—CH2—CH2—　n
知识点二
1．开发和利用自然资源　生态环境破坏　工农业生产　人类生活
(1)化石燃料燃烧　工业生产过程　颗粒物
(2)生活污水
(3)①SO2　氮氧化合物　②氮氧化合物　③氟氯代烃　⑤聚乙烯　⑥磷
2．(2)含氮、磷　(3)可降解
3．(1)全部转化为期望的最终产物　100%　(2)源头上减少和消除工业生产
4．既满足现代人的需求又不损害后代人满足其需求的能力的　经济　社会　资源
问题思考
1．水煤气是碳在高温下和水蒸气反应制得，其成分是CO和H2，而液化石油气是含碳原子数较少的烃，主要是丙烷。
2．煤的干馏和石油的裂化、裂解都是化学变化，石油的分馏为物理变化。
3．直馏汽油与裂化汽油的成分不同，直馏汽油是由石油直接分馏得到，其中不含有烯烃；而裂化汽油是通过裂化得到，其中含有烯烃。因此直馏汽油可作萃取剂，裂化汽油不能作萃取剂。
【课堂活动区】
一、1.
石油炼制的方法 分馏 催化裂化 石油的裂解
常压 减压
原理 用蒸发冷凝的方法把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物 在催化剂存在的条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃 在高温下，把石油产品中具有长链分子的烃断裂为各种短链的气态烃或液态烃
主要原料 原油 重油 重油 含直链烷烃的石油分馏产品(含石油气)
主要产品 溶剂油、汽油、煤油、柴油、重油 润滑油、凡士林、石蜡、沥青、煤焦油 抗震性能好的汽油和甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯等 乙烯、丙烯、1,3 丁二烯等
2.
获得方法 主要化学成分 鉴别方法
直馏 原油直接分馏，物理变化 一般是C5～C11的烷烃及少量的芳香烃等，性质稳定 能使溴的四氯化碳溶液褪色的是裂化汽油
汽油
裂化汽油 重油裂化，化学变化 含有C5～C11的烷烃和烯烃，性质活泼
典例导悟
1．(1)从下往上，从左往右　检验装置的气密性　导气、冷凝气体
(2)裂化生成了碳原子数小于5的烯烃
(3)不能，因为裂化产物中有烯烃，易与溴发生加成反应
(4)C20H42C10H22＋C10H20
(5)可提高石油产品中轻质燃油特别是汽油的产量和质量
解析　仪器连接的顺序应遵循从下往上，从左往右的原则，装入药品之前要检验装置的气密性。依据石油分馏工业的分馏塔原理，设置了长导管，其作用除导气外，兼起冷凝气体的作用；依据催化裂化原理，下列反应皆有可能发生：
a．C20H42C10H20＋C10H22
b．C10H22C5H12＋C5H10
c．C5H12C2H4＋C3H8
d．C5H12CH4＋C4H8
试管Ⅲ中KMnO4酸性溶液褪色说明生成了常温常压下呈气态的5个碳原子以下的烯烃；由于裂化产物中有烯烃生成，易与溴发生加成反应，所以不能用来萃取卤素单质；从以上变化可以看出，石油裂化的主要目的是为了获得更多的轻质燃油，特别是汽油的产量和质量。
2．D　[影响空气质量且造成雾霾天气的主要污染物为氮、硫氧化物，可吸入颗粒物、挥发性有机物等。A项措施可降低氮氧化物的排放；B项措施可降低空气中固体漂浮物的含量；C项，可降低空气中硫氧化物的含量；D项，增加了化石燃料的消耗量，造成碳氧化物的大量排放，会引发温室效应等。]
变式演练
1．B　[石油、煤均属于化石燃料，是不可再生矿物资源，故A错误；石油的裂化是把长链烃变为短链烃，是化学变化，故C错误；石油分馏是利用各类烃的沸点不同，将石油分为不同的馏分，但是每种馏分是由沸点接近的烃组成，属于混合物，故D错误。]
2．B　[B项中食品添加剂只要在国家规定允许范围内使用、合理使用对人体是无害的，例如味精等。其余几项都正确。]
【课后练习区】
高考集训
1．(1)×　(2)√　(3)√　(4)√　(5)×　(6)√　(7)×
解析　　石油的分馏应区别于煤的干馏，两者是本质不同的两个概念。
2．A　[造成温室效应的气体包含CO2和CH4，但不包含N2。]
3．D　[化肥和农药虽然能提高农作物的产量和质量，但会污染环境、影响人体健康，不能大量使用，A错误；绿色化学的核心是利用化学原理从源头上减少和消除对环境的污染，B错误；化石燃料属于不可再生能源，故仍需开发新能源缓解能源缺乏的问题，C错误；垃圾可分类回收利用，节约能源，D正确。]
4．D　[化石燃料的使用必然带来大量CO2气体的排放，煤液化技术尽管在一定程度上使煤变得稍清洁，使SO2等的排放量减少和热量的利用率有较大提高，但不能减少CO2气体的排放。]
考点集训
1．D　[煤的干馏是化学变化，A正确；煤的干馏产物X是粗氨水，显碱性，pH＞7，Y是煤焦油，所以是黑色粘稠状液体，B正确；气体Z是焦炉气，其成分为CH4、H2、CO、C2H4，它是易燃气体，而且CO、H2均有还原性，能还原CuO，C2H4可与溴水发生加成反应而使溴水褪色，所以C正确；把煤隔绝空气加强热产生大量棕黄色烟而不会有浓的白烟生成，所以D错。]
2．B　[①天然气与煤、柴油比较，氢的质量分数高，氢燃烧无污染，是相对清洁的能源；②CH4的摩尔质量为16 g·mol－1较小，则等质量时，n(CH4)>n(CO2)，则CH4的温室效应大于CO2；③天然气燃烧不产生硫、氮的氧化物，故不是酸雨形成的原因；由CH4的用途知④正确。]
3．C　[石油是由各种烷烃、环烷烃`和芳香烃所组成的混合物；混合物没有固定的熔、沸点；石油分馏所得馏分为混合物。]
4．B　[直馏汽油主要成分为饱和烃，而裂化汽油含有不饱和烃，裂化汽油与溴水能发生加成反应而使溴水褪色。]
5．B　[本题主要考查混合气体的计算。为了计算的方便，可假设两种烯烃的质量均为42 g，即乙烯为1.5 mol，丙烯为1 mol。由化学方程式C4H10―→CH4＋C3H6和C4H10―→C2H6＋C2H4可知：CH4为1 mol，C2H6为1.5 mol，则未裂解的C4H10为－2.5 mol＝0.28 mol。故甲烷的体积分数为×100%＝19%。]
6．D
7．B　[含有5个碳原子的烷烃，催化裂化时可按以下方式键断裂：
①C5H12CH4＋C4H8，
②C5H12C2H6＋C3H6，
③C5H12C2H4＋C3H8，
④C3H8CH4＋C2H4。在上述反应中生成的烯烃分子为C4H8、C2H4、C3H6，再结合这些烯烃的同分异构体，可推知共有5种不同的烯烃分子。]
8．(1)③①②⑤④　(2)铁架台(带铁圈、铁夹)、酒精灯、石棉网、蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、牛角管、锥形瓶　(3)相反　(4)蒸馏烧瓶支管口　馏出蒸汽的沸点
(5)防止暴沸
9．D　[A会破坏臭氧层，B产生污染大气的气体，C项产生SO2等大气污染物。]
10．C
11．(1)芳香　(2)二氧化硫、氮氧化物　(3)BD
(4)CaCO3CaO＋CO2↑，
2CaO＋2SO2＋O22CaSO4
(5)煤的干馏　气化　液化
12．(1)HC≡CH＋H2―→CH2===CH2
nCH2===CH2―→
(2)4　(3)有色溶液变成无色或褪色　4.8
(4)分馏　(5)作燃料　有机化工原料(或合成氨原料)
解析　(2)加热废旧塑料生成的产物中遇冷变成液体的是苯和甲苯，甲苯可以使酸性KMnO4溶液褪色，其一氯代物有4种。
(3)乙烯和丙烯通入溴水中，可使溴水褪色，经溴水充分吸收后，剩下H2和甲烷，其物质的量之比为＝＝4∶1。
＝＝4.8。
(4)分离苯和甲苯可根据其沸点不同，采用分馏法。
(5)H2、CH4都可作燃料、有机化工原料。第七章　化学与自然资源的开发利用
学案33　开发利用金属矿物和海水资源
[考纲要求]　1.了解金属矿物和海水的综合利用。2.了解化学科学发展对自然资源利用的作用。
知识点一　金属矿物的开发和利用
1．金属在自然界中存在的形态
除了____、____等极少数金属外，绝大多数金属以______的形式存在于自然界中。在这些金属化合物中，金属元素都显____化合价。
2．金属冶炼的实质
使金属化合物中的金属离子____电子被________为金属单质的过程：Mn＋＋ne－===M。
3．金属冶炼的一般步骤
4．金属冶炼方法
(1)热分解法
例如：2HgO2Hg＋O2↑，2Ag2O4Ag＋O2↑。
用热分解冶炼法冶炼金属的特点是金属元素的金属性____，金属元素的原子________失去电子，其金属离子________得到电子，该金属元素所形成的化合物稳定性________。
(2)热还原法冶炼金属
①焦炭还原法。例如：C还原ZnO、CuO，其化学方程式依次为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②一氧化碳还原法。例如：CO还原Fe2O3、CuO，其化学方程式依次为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③氢气还原法。例如：H2还原WO3、Fe3O4，其化学方程式依次为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
④活泼金属还原法。例如：Al还原Cr2O3、V2O5，其化学方程式依次为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
做铝热反应实验时，铝热剂是指__________________________________。镁条和KClO3的作用是____________________。反应时的现象是____________________。常用铝热反应冶炼________________的金属。
可用热还原法冶炼的金属，其金属性________，金属在常见金属活动性顺序表中居于________区域。
(3)电解法冶炼金属
例如：Al2O3、MgCl2、NaCl的电解反应，其化学方程式依次为
________________________________________________________________________；
________________________________________________________________________；
________________________________________________________________________。
问题思考
1．能否用电解AlCl3和MgO的方法冶炼Al、Mg
　
　
2．铝是地壳中含量最高的金属元素，为什么人类对铝的使用比铁、铜晚的多？
　
　
知识点二　海水资源的开发利用
　海水资源的利用主要包括海水水资源的利用和海水化学资源的利用。
1．海水水资源的利用
海水淡化的方法主要有________、__________、________________等。
淡化方法 原理
蒸馏法 将海水加热至105 ℃蒸发汽化，然后蒸汽冷凝而得到蒸馏水
电渗析法 利用阴、阳离子交换膜对水中阴、阳离子的选择透过性，在外加直流电场作用下，使水中的一部分离子转移到另一部分水中而达到除盐目的
离子交换法 用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂除去海水中的阴、阳离子得到去离子水的方法
问题思考
3．为什么开发利用海水资源前景广阔？
　
　
2．海水化学资源的开发利用
(1)氯碱工业
海水→NaCl________、________、________。
电解饱和NaCl溶液的方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)海水提镁
海水Mg(OH)2________(溶液)MgCl2·6H2O→________Mg、Cl2
(3)海水提溴
海水(酸化)________________________(液)。
问题思考
4．写出海水中提取镁的离子方程式。
　
　
　
一、金属冶炼方法与金属活动性的关系
1．金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系(见下表)
金属的活动性顺序 K　Ca　NaMg　Al Zn　Fe　SnPb(H)　Cu Hg Ag Pt　Au
金属原子失电子能力
强→弱
金属离子得电子能力 弱→强
主要冶炼方法 电解法 热还原法 热分解法 物理方法
2.工业上常用的还原剂有焦炭、CO、H2和活泼金属(一般为Al)，其中纯度要求不高的金属一般用较廉价的焦炭或CO还原，纯度要求高的一般用H2还原，而对于一些难熔的稀有金属一般需要用铝还原，该反应叫做铝热反应。
铝热反应的特点：①高温条件；②剧烈燃烧，放出大量的热；③新生成的液态金属单质易与Al2O3(固态)分离。
典例导悟1　(2011·郑州质检)氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼，下列说法不正确的是(　　)
A．电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，钠离子被还原，氯离子被氧化
B．湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应
C．用磁铁矿炼铁的反应中，1 mol Fe3O4被CO还原成Fe，转移9 mol e－
D．铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化
听课记录：　
二、海洋资源的开发利用
1．海水淡化
(1)海水淡化途径：通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去。
(2)海水淡化的方法及其特点
海水淡化的方法主要有蒸馏法(如图所示)、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较完善，但成本较高。
(3)原理：水的沸点低，蒸馏时水汽化，而其他物质沸点高，不能汽化，水蒸气冷却得到淡水。
(4)注意事项
①烧瓶内加少量碎瓷片以防暴沸。
②冷凝水流向是低进高出。
典例导悟2　如果实行海水淡化来供应居民饮用水，下列方法中在原理上完全不可行的是(　　)
A．加明矾使海水中的盐沉淀出来而淡化
B．利用太阳能使海水升温，通过蒸馏而使其淡化
C．将海水缓慢降温凝固以获取淡水
D．将海水通过离子交换树脂以除去各种离子
听课记录：　
　
2．海水中镁的提取
(1)流程
(2)有关反应的化学方程式
MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2
Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O↑
MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
典例导悟3　海水是镁的主要来源之一，从海水中提取金属镁的主要生产步骤有：①浓缩结晶　②加熟石灰
③加盐酸　④过滤　⑤熔融电解
(1)正确的生产顺序是______________。
(2)以上提取镁的全过程中，没有涉及的化学反应类型是________(填序号)。
A．分解反应 B．化合反应
C．置换反应 D．复分解反应
(3)下列关于提取镁的说法中，不正确的是________(填序号)。
A．此法的优点之一是原料来自大海
B．进行①②③步骤的目的是富集MgCl2
C．常用电解熔融氧化镁的方法制取镁
D．电解冶炼镁要消耗大量电能
3．海水中溴的提取
(1)工艺流程：海水 Br2(l)
(2)原理
①用________将海水浓缩，用硫酸将浓缩的海水酸化。
②向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质，离子方程式是________________________________________________________________________。
③向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸气，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的：Br2＋SO2＋2H2O===______________________________。
④向吸收塔内溶液中通入适量的氯气：
2HBr＋Cl2===____________________________________________。
⑤用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔内溶液中的溴单质。
⑥若要得到纯净的液溴，采用的分离方法是________。
4．海带中碘的提取
(1)流程
(2)主要化学原理：Cl2＋2KI===2KCl＋I2。
典例导悟4　(2011·山东荣成模拟)海带中含有丰富的碘。为了从海带中提取碘，某研究性学习小组设计并进行了以下实验：
请填写下列空白：
(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，用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
(2)步骤③的实验操作名称是______；步骤⑥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________。
(3)步骤④反应的离子方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)步骤⑤中，某学生选择用苯来提取碘的理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)请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：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
1．(2011·浙江理综，13)海水中含有丰富的镁资源。某同学设计了从模拟海水中制备MgO的实验方案：
模拟海水中的离子浓度/mol·L－1 Na＋ Mg2＋ Ca2＋ Cl－ HCO
0.439 0.050 0.011 0.560 0.001
注：溶液中某种离子的浓度小于1.0×10－5 mol·L－1，可认为该离子不存在；
实验过程中，假设溶液体积不变。
Ksp(CaCO3)＝4.96×10－9
Ksp(MgCO3)＝6.82×10－6
Ksp[Ca(OH)2]＝4.68×10－6
Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12
下列说法正确的是(　　)
A．沉淀物X为CaCO3
B．滤液M中存在Mg2＋，不存在Ca2＋
C．滤液N中存在Mg2＋、Ca2＋
D．步骤②中若改为加入4.2 g NaOH固体，沉淀物Y为Ca(OH)2和Mg(OH)2的混合物
2．(2009·天津理综，9)海水是巨大的资源宝库，在海水淡化及综合利用方面，天津市位居全国前列。从海水中提取食盐和溴的过程如下：
(1)请列举海水淡化的两种方法：__________________、________________。
(2)将NaCl溶液进行电解，在电解槽中可直接得到的产品有H2、________________、__________________或H2、__________________。
(3)步骤Ⅰ中已获得Br2，步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br－，其目的为
________________________________________________________________________。
(4)步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95%，有关反应的离子方程式为
________________________________________________________________________，
由此反应可知，除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题是
________________________________________________________________________。
(5)某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法，查阅了有关资料：Br2的沸点为59 ℃，微溶于水，有毒性和强腐蚀性。他们参观生产过程后，绘制了如下装置简图：
请你参与分析讨论：
①图中仪器B的名称：
________________________________________________________________________。
②整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管，其原因是
________________________________________________________________________。
③实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目的，操作中如何控制关键条件：
________________________________________________________________________。
④C中液体产物颜色为________________。为除去该产物中仍残留的少量Cl2，可向其中加入NaBr溶液，充分反应后，再进行的分离操作是__________________。
题组一　金属的冶炼
1．在理论上我们可以用电解熔融KCl的方法来制备金属钾，而实际上我们不用此法制备钾，而用熔融状态下的KCl与Na反应并及时抽走钾蒸气的方法制备钾，可能的原因是：①钾易溶于熔融的钾盐中；②钾蒸气易逸出而污染环境；③钾被氧化后的产物与K作用具有爆炸性；④抽走钾的蒸气有利于钠与熔融的KCl反应，其中正确的是(　　)
A．全部 B．①③ C．①④ D．②④
2．下列化工生产原理错误的是(　　)
①可以电解熔融的氯化钠来制取金属钠；②可以将钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁；③用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝；④炼铁时高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热。
A．②③ B．①③ C．①②③ D．②③④
3．冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气(氢气或一氧化碳)法；③活泼金属置换法；④电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜；(Ⅱ)湿法炼铜；现代有(Ⅲ)铝热法炼铬；(Ⅳ)从光卤石中炼镁。对它们的冶炼方法的分析不正确的是(　　)
A．(Ⅰ)用① B．(Ⅱ)用②
C．(Ⅲ)用③ D．(Ⅳ)用④
题组二　海水资源的开发利用
4．从海藻灰中提取碘的方法是：往海藻灰浸取液中通入Cl2后用升华的方法将置换出的碘提纯。但浸取液中通入Cl2时会生成少量性质类似于Cl2的ICl和IBr，为了消除这两种杂质，使其中的碘完全游离出来，可加入适量的(　　)
A．CaO B．KI C．H2O D．酒精
5．(2011·长春质检)从海水中可以提取溴，主要反应为2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－，下列说法正确的是(　　)
A．溴离子具有氧化性
B．氯气是还原剂
C．该反应属于复分解反应
D．氯气的氧化性比溴单质强
6．下列关于海水淡化的叙述中不正确的是(　　)
A．蒸馏法淡化海水(图甲)原理简单，但消耗大量能源，产生大量锅垢，很难大量生产淡水
B．利用太阳能蒸发海水(图乙)是一种环境友好、节约能源的好方法，也是一种古老的方法
C．利用海水淡化产生的高浓度的卤水来提取有用物质，是海水利用的基本思路
D．研制高性能的渗透膜来提高海水淡化效率，最终实现海水自动转化为淡水
题号 1 2 3 4 5 6
答案
题组三　化工工艺流程
7．假如你是一位企业家，在众多开发海水资源的项目中，选择了海水提镁，在前期考察过程中你将遇到许多问题，请根据背景材料的提示，按要求完成相关问题：
背景材料1：下表所示为海水中各元素含量情况(mg·L－1)。
元素 浓度/mg·L－1 元素 浓度/mg·L－1
钠 10 770 氯 19 350
镁 1 290 硫 885
钾 380 溴 67
钙 400 碘 0.06
背景材料2：部分化学试剂的市场价格
试剂 氢氧化钾 氢氧化钠 氢氧化钙 氧化钙
价格(元/吨) 5 238.00 2 300.00 1 200.00 700.00
请完成下列问题：
(1)在海水提镁的过程中要实现对镁离子的富集、分离，有以下三个方案：
方案一：直接往海水中加入沉淀剂；
方案二：加热蒸发海水再加入沉淀剂；
方案三：在晒盐后的卤水中加入沉淀剂。
你认为方案________最合理。
不选方案________的理由是
________________________________________________________________________。
不选方案________的理由是
________________________________________________________________________。
(2)应该选择________试剂作为镁离子的沉淀剂。不考虑其他费用，沉淀相同量的镁离子所用氢氧化钠和氧化钙的价格比为__________。
(3)为了节省成本，拟考虑以海边上的贝壳为原料，试简述其理由
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
学案33　开发利用金属矿物和海水资源
【课前准备区】
知识点一
1．金　铂　化合物　正
2．得　还原
4．(1)弱　不易　容易　较差
(2)①C＋2ZnO2Zn＋CO2↑，C＋2CuO2Cu＋CO2↑
②3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，CO＋CuOCu＋CO2
③3H2＋WO3W＋3H2O,4H2＋Fe3O43Fe＋4H2O
④2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr,10Al＋3V2O56V＋5Al2O3
铝粉和金属氧化物(如Fe2O3等)组成的混合物　作引燃剂，为反应物提供热量　剧烈燃烧，放出大量热　高熔点　中等　中间
(3)2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑　MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑　2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
知识点二
1．蒸馏法　电渗析法　离子交换法
2．(1)Cl2　H2　NaOH　2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑
(2)MgCl2　MgCl2
(3)Br2　HBr　Br2
问题思考
1．不能。因为AlCl3是共价化合物，熔融时无法电离出自由移动的离子，不导电；而MgO虽是离子化合物，但其熔点太高，熔融会消耗大量电能，成本较高。
2．铝的金属活动性比铁、铜强，难于冶炼，古代人们的技术条件达不到，不能冶炼铝，故铝的发现和大量使用比铁、铜晚的多。
3．海水资源巨大，各种元素的含量多，水还可以循环使用。
4．①Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
②Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O
③MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O
④MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
【课堂活动区】
3．(2)①蒸馏法　②Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2　③2HBr＋H2SO4　④2HCl＋Br2　⑥蒸馏
典例导悟
1．C　[由2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑可知钠离子得电子被还原，Cl－失电子被氧化，A项正确；无论是湿法炼铜还是火法(热还原法)炼铜，都是正二价的铜离子得到电子生成铜原子被还原，B项正确；1 mol Fe3O4被还原为Fe时，应转移8 mol e－，C项错误；铝热反应放出大量的热，使铁成为液态从而与Al2O3分离，D项正确。故选C。]
2．A　[海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法。选项A，加明矾，明矾的主要成分是KAl(SO4)2·12H2O，不能使海水中的盐沉淀出来，所以不能使海水淡化。]
3．(1)②④③①⑤　(2)C　(3)C
解析　(2)从海水中提取镁的全过程中，涉及的反应有：①把贝壳制成石灰乳：CaCO3CaO＋CO2↑，分解反应；CaO＋H2O===Ca(OH)2，化合反应；②沉淀Mg2＋：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，复分解反应；③沉淀物与盐酸反应：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O，复分解反应；
④电解：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑，分解反应。未涉及置换反应。
(3)由于MgO的熔点高，工业生产中不使用电解熔融MgO的方法冶炼Mg。
4．(1)BDE　(2)过滤　蒸馏
(3)2I－＋MnO2＋4H＋===Mn2＋＋I2＋2H2O　(4)苯与水互不相溶；碘在苯中的溶解度比在水中大　(5)取少量提取碘后的水溶液于试管中，加入几滴淀粉试液，观察是否出现蓝色(如果变蓝，说明还有单质碘)
解析　(1)该实验是对固体海带加热灼烧，与三脚架一起使用的常常是泥三角、坩埚和酒精灯。
(2)步骤③是由海带灰悬浊液得到含碘离子的溶液，因此一定要进行过滤。
(3)结合“碘离子含碘水溶液”，再联想实验室中Cl2的制备不难写出④的离子方程式为
2I－＋MnO2＋4H＋===Mn2＋＋I2＋2H2O。
(4)因碘不易溶于水而易溶于有机溶剂苯，且苯不溶于水易与水溶液分层，这是选择萃取剂的原则。
(5)根据碘单质遇淀粉变蓝这一现象，可以取少量提取碘之后的溶液，加入淀粉看是否变蓝来检验。
【课后练习区】
高考集训
1．A　[由于HCO＋OH－＋Ca2＋===CaCO3↓＋H2O反应存在，且Ksp(CaCO3)＝4.96×10－9，可求得c(CO)·c(Ca2＋)＝1.0×10－3 mol·L－1×1.1×10－2 mol·L－1>Ksp(CaCO3)，因此X为CaCO3，A正确；Ca2＋反应完后剩余浓度大于1.0×10－5 mol·L－1，则M中存在Mg2＋、Ca2＋，B不正确；pH＝11.0时可求得c(OH－)＝10－3 mol·L－1，Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12，c(Mg2＋)＝<1.0×10－5，因此N中只存在Ca2＋不存在Mg2＋，C不正确；加入4.2 g NaOH固体时沉淀物应是Mg(OH)2，D错误。]
2．(1)蒸馏法、电渗析法、离子交换法及其他合理答案中的任意两种
(2)Cl2　NaOH　NaClO　(3)富集溴元素
(4)Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋SO＋2Br－　强酸对设备的严重腐蚀
(5)①冷凝管　②Br2腐蚀橡胶　③控制温度计b的温度，并收集59 ℃时的馏分　④深红棕色　分液(或蒸馏)
解析　(2)电解NaCl溶液：2NaCl＋2H2OH2↑＋ Cl2↑＋2NaOH，由以上反应生成的Cl2和NaOH进一步反应：Cl2＋NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，也可得到H2和NaClO。(3)步骤I中获得低浓度Br2溶液，再经过步骤Ⅱ、Ⅲ可富集溴元素。(4)SO2与Br2发生氧化还原反应：SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr，产物是两种强酸，故在工业生产中要注意强酸对设备的严重腐蚀。(5)由已知信息Br2具有强腐蚀性可得出Br2腐蚀橡胶，故装置中不能用橡胶塞和橡胶管。再由Br2的沸点为59 ℃可知用该套装置提纯溴关键要控制温度计b的温度，收集59℃时的馏分。C中收集到的是深红棕色的液溴，要除去该产物中残留的少量Cl2，可向其中加入NaBr溶液充分反应后，利用Br2易溶于CCl4的性质进行分液来分离，或利用Br2易挥发的特点用蒸馏法分离。
考点集训
1．A
2．D　[①活泼金属(K～Al)的阳离子氧化性很弱，这时采用电解法还原为金属；②钠可以与水反应；③氯化铝是共价化合物，熔融状态下以分子状态存在，其中缺少自由移动的离子，基本不导电，故不能用电解熔融氯化铝的方法制铝。电解法冶炼铝时，原料是氧化铝；④放热反应也需要起始反应温度。金属的冶炼与多种因素有关，在实际应用中需要综合考虑。]
3．B　[(Ⅰ)孔雀石的主要成分是Cu2(OH)2CO3，加热分解，方程式为Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑。火烧时，使用的树木变为木炭，CuO再与木炭反应，产生铜，属于焦炭法，C＋2CuO2Cu＋CO2↑，符合①。
(Ⅱ)湿法炼铜是我国西汉时期用铁从某些含铜化合物的溶液中置换出铜，属活泼金属置换法，Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，符合③。(Ⅲ)是使铝粉和Cr2O3的混合物在高温下反应，置换出铬，反应产生的热量使铬熔化而分离，2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr，符合③。(Ⅳ)从光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)中可得到六水合氯化镁晶体，再制得无水氯化镁后采用通电分解熔融氯化镁的方法制取镁，方程式为MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑，符合④。]
4．B　[在ICl和IBr中碘的化合价为＋1价，具有氧化性，能氧化KI中－1价的碘，转化为碘单质。]
5．D
6．D　[反渗透法淡化海水必须给海水加压才能实现，不论半透膜效率有多高，都不可能让海水自动转化为淡水，因为这一过程是不自发的，而淡水转化为盐水则是自发的，D错。]
7．(1)三　一　浪费原料　二　浪费能源
(2)CaO　230∶49
(3)贝壳中含碳酸钙，加热分解生成的氧化钙可用作沉淀剂，节省了成本
解析　(1)海水提镁首先要对海水进行浓缩，然后加入沉淀剂，显然方案一浪费原料，方案二浪费能源，最合理的是方案三。
(2)根据市场价格，CaO作为镁离子的沉淀剂最为经济。假设沉淀a mol镁离子，则需要氢氧化钠和氧化钙的价格比为2a×40×2 300∶(a×56×700)＝230∶49。
(3)贝壳的主要成分为碳酸钙，可以通过高温煅烧贝壳的方式生产氧化钙，作为镁离子的沉淀剂，降低成本。专题学案35　无机工艺流程题的解答技巧
一、题目特点
　无机工艺流程题已逐渐成为高考试卷的主角，尤其是2010年的高考中，全国14套理综(化学)试卷，纯粹的无机工艺流程题有6道(其中江苏卷18题、20题都是无机工艺流程题)，实验室模拟的有3道。该类型题目的特点是：1.试题源于生产实际，以解决课堂互动探究化学实际问题为思路进行设问，充分体现了理论与实践相结合的观点。2.试题内容丰富，涉及基础知识较为全面，较好地考查学生对“双基”的掌握情况。3.题目难度为中等以上，分值较大，区分度强。
二、题目类型
　从化工工艺分，可分为基础化工工艺题和精细化工工艺题；从生产过程中的主要工序分，可分为除杂提纯工艺流程题(如海水提纯)、原材料化学转化工艺流程题、电解工艺流程题、资源(能源)综合利用工艺流程题；按资源的不同，分为空气资源生产的工艺流程题(如合成氨)、利用水资源生产的工艺流程题(如海水提溴、镁、氯碱工业等)、利用矿产资源生产的工艺流程题(如工业制H2SO4、炼铁、炼钢等)、化石燃料生产的工艺流程题等。
三、知识贮备
1．熟练掌握中学化学中重要的化工生产原理(列举如下)
2．熟练掌握分离、提纯的实验技能，如溶解、过滤、蒸馏、结晶、重结晶等。
3．熟练掌握化学计算的方法技巧，如守恒法、关系式法、差量法等。
四、解题思路
　无机工艺流程题考虑的问题主要有以下几方面：一是选择将原料转化为产品的生产原理；二是除杂并分离提纯产品；三是提高产量和产率；四是减少污染，注意环保，发展“绿色化学”；五是考虑原料的来源丰富和经济成本；六是生产设备简单，生产工艺简便等。命题者围绕以上几方面设问，我们的解题思路是：
1．从生产目的(标)出发，读懂框图(流程)。解答时要看框内，看框外，里外结合；边分析，边思考，易处着手；先局部，后全盘，逐步深入。
2．分析流程中的每一步骤，从几个方面了解流程：A.反应物是什么，B.发生了什么反应，C.该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。抓住一个关键点：一切反应或操作都是为了获得产品。
3．从问题中获取信息，帮助解题，了解流程后着手答题。对反应条件的分析可从以下几个方面着手：对反应速率有何影响、对平衡转化率有何影响、对综合生产效益有何影响(如可以从原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生，能源成本，对设备的要求，环境保护等方面考虑)。
五、典例导悟
典例导悟1　利用化学原理对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。
(一)染料工业排放的废水中含有大量有毒的NO，可以在碱性条件下加入铝粉除去(加热处理后的废水会产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体)。除去NO的离子方程式为________________________________________________________________________。
(二)某工厂对制革工业污泥中Cr元素的回收与再利用工艺如下(硫酸浸取液中金属离子主要是Cr3＋，其次是Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋)：
常温下部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
阳离子 Fe3＋ Fe2＋ Mg2＋ Al3＋ Cu2＋ Cr3＋
开始沉淀时的pH 1.9 7.0 － － 4.7 －
沉淀完全时的pH 3.2 9.0 11.1 8 6.7 9(＞9溶解)
(1)酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是________(至少写一条)。
(2)调pH＝8是为了除去__________(填Fe3＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋)。
(3)钠离子交换树脂的原理为Mn＋＋nNaR―→MRn＋nNa＋，被交换的杂质离子是____________(填Fe3＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋)。
(4)试配平氧化还原反应方程式：Na2Cr2O7＋SO2＋H2O===Cr(OH)(H2O)5SO4＋Na2SO4；每生成1 mol Cr(OH)(H2O)5SO4消耗SO2的物质的量为____________。
(三)印刷电路铜板腐蚀剂常用FeCl3。腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu2＋、Fe3＋和Fe2＋的浓度均为0.10 mol·L－1，请参照上表给出的数据和提供的药品，简述除去CuCl2溶液中Fe3＋ 和Fe2＋的实验步骤：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③过滤。(提供的药品：Cl2、浓H2SO4、NaOH溶液、CuO、Cu)。
典例导悟2　(2010·江苏，20)以水氯镁石(主要成分为MgCl2·6H2O)为原料生产碱式碳酸镁的主要流程如下：
(1)预氨化过程中有Mg(OH)2沉淀生成，已知常温下Mg(OH)2的Ksp＝1.8×10－11 mol3·L－3，若溶液中c(OH－)＝3.0×10－6mol·L－1，则溶液中c(Mg2＋)＝________________。
(2)上述流程中的滤液浓缩结晶，所得主要固体物质的化学式为________。
(3)高温煅烧碱式碳酸镁得到MgO。取碱式碳酸镁4.66 g，高温煅烧至恒重，得到固体2.00 g和标准状况下CO2 0.896 L，通过计算确定碱式碳酸镁的化学式。
(4)若热水解不完全，所得碱式碳酸镁中将混有MgCO3，则产品中镁的质量分数________(填“升高”、“降低”或“不变”)。
典例导悟3　(2010·福建理综，24)硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料。工业上常用菱锌矿生产硫酸锌，菱锌矿的主要成分是ZnCO3，并含少量的Fe2O3、FeCO3、MgO、CaO等，生产工艺流程示意如下：
(1)将菱锌矿研磨成粉的目的是
________________________________________________________________________。
(2)完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式：
Fe(OH)2＋________＋________===
Fe(OH)3＋Cl－
(3)针铁矿(Coethite)是以德国诗人歌德(Coethe)名字命名的，组成元素是Fe、O和H，化学式量为89，化学式是________。
(4)根据下表数据，调节“滤液2”的pH时，理论上可选用的最大区间为
________________。
Mg(OH)2 Zn(OH)2 MgCO3 CaCO3
开始沉淀的pH 10.4 6.4 — —
沉淀完全的pH 12.4 8.0 — —
开始溶解的pH — 10.5 — —
Ksp 5.6×10－12 mol3·L－3 — 6.8×10－mol2·L－2 2.8×10－9 mol2·L－2
(5)工业上从“滤液3”制取MgO过程中，合适的反应物是________(选填序号)。
a．大理石粉　b．石灰粉　c．纯碱溶液　d．烧碱溶液
(6)“滤液4”之后的操作依次为________________、________________、过滤、洗涤、干燥。
(7)分析图中数据，菱锌矿粉中ZnCO3的质量分数不低于________________。
典例导悟4　(2010·四川理综，29)四川攀枝花蕴藏丰富的钒、钛、铁资源。用钛铁矿渣(主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3、Ti的最高化合价为＋4)作原料，生产白色颜料二氧化钛的主要步骤如下：
请回答下列问题：
(1)硫酸与二氧化钛反应的化学方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)向滤液Ⅰ中加入铁粉，发生反应的离子方程式为
________________________、______________________。
(3)在实际生产过程中，向沸水中加入滤液Ⅲ，使混合液pH达0.5，钛盐开始水解。水解过程中不断通入高温水蒸气，维持溶液沸腾一段时间，钛盐充分水解析出水合二氧化钛沉淀。请用所学化学平衡原理分析通入高温水蒸气的作用：
________________________________________________________________________。
过滤分离出水合二氧化钛沉淀后，将滤液返回的主要目的是充分利用滤液中的钛盐、______、______、______(填化学式)，减少废物排放。
(4)A可用于生产红色颜料(Fe2O3)，其方法是：556a kg A(摩尔质量为278 g·mol－1)溶于水中，加入适量氢氧化钠溶液恰好完全反应，鼓入足量空气搅拌，产生红褐色胶体；再向红褐色胶体中加入3 336b kg A和112c kg铁粉，鼓入足量空气搅拌，反应完成后，有大量Fe2O3附着在胶体粒子上以沉淀形式析出；过滤后，沉淀经高温灼烧得红色颜料。若所得滤液中溶质只有硫酸钠和硫酸铁，则理论上可生产红色颜料____________________ kg。
典例导悟5　(2010·上海，27)工业生产纯碱的工艺流程示意图如下：
完成下列填空：
(1)粗盐水加入沉淀剂A、B除杂质(沉淀剂A来源于石灰窑厂)，写出A、B的化学式：
A____________________，B____________________。
(2)实验室提纯粗盐的实验操作依次为：
取样、________、沉淀、________、__________、泠却结晶、________、烘干。
(3)工业生产纯碱工艺流程中，碳酸化时产生的现象是________________。碳酸化时没有析出碳酸钠晶体。其原因是
________________________________________________________________________。
(4)碳酸化后过滤，滤液D最主要的成分是________(填写化学式)，检验这一成分的阴离子的具体方法是：
________________________________________________________________________。
(5)氯碱法流程中氨是循环使用的，为此，滤液D加入石灰水产生氨。加石灰水后所发生的反应的离子方程式为
________________________________________________________________________。
滤液D加石灰水前先要加热，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)产品纯碱中含有碳酸氢钠。如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数，纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为
________________________________________________________________________。
1．(2011·广东理综，32)由熔盐电解法获得的粗铝含一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝。工艺流程如下：
(注：NaCl熔点为801 ℃；AlCl3在181 ℃升华)
(1)精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式为
①________________________________________________________________________
和②________________________________________________________________________。
(2)将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl2外还含有__________；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在__________。
(3)在用废碱液处理气体A的过程中，所发生反应的离子方程式为
________________________________________________________________________。
(4)镀铝电解池中，金属铝为________极。熔融盐电镀液中铝元素和氯元素主要以AlCl和Al2Cl形式存在，铝电极的主要电极反应式为
________________________________________________________________________。
(5)钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是
________________________________________________________________________。
2．铝用途广泛，用铝土矿(主要成分为Al2O3·nH2O、少量SiO2和Fe2O3)制取Al有如下途径：
(1)滤液A可用于净水，其净水原理用离子方程式表示为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)灼烧时盛放药品的仪器名称是________。
(3)步骤V中发生反应的化学方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)步骤Ⅲ中生成固体C的离子反应方程式为
________________________________________________________________________
________________；滤液C中c(Na＋)＝_______________________
________________________________________________________________________(用电荷守恒式表达)。
(5)取滤液B 100 mL，加入1 mol·L－1盐酸200 mL，沉淀量达到最大且质量为11.7 g。则滤液B中c(AlO)＝________________，c(Na＋)____2 mol·L－1(填“>”、“＝”或“<”)。
3．亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌。以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图：
已知：①NaClO2的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出NaClO2·3H2O；②纯ClO2易分解爆炸，一般用稀有气体或空气稀释到10%以下较安全；③HClO2可看成是强酸。
(1)160 g·L－1 NaOH溶液的物质的量浓度为____________________________，若要计算该溶液溶质的质量分数，还需要的一个条件是__________________。
(2)在发生器中鼓入空气的作用可能是________(填序号)。
A．将SO2氧化成SO3，增强酸性
B．稀释ClO2以防止爆炸
C．将NaClO3氧化成ClO2
(3)吸收塔内的反应的化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
吸收塔的温度不能超过20 ℃，其目的是防止H2O2分解，写出H2O2分解的化学方程式：________________________________________________________________________。
(4)在碱性溶液中NaClO2比较稳定，所以吸收塔中应维持NaOH稍过量，判断NaOH是否过量的简单的实验方法是
________________________________________________________________________。
(5)吸收塔中为防止NaClO2被还原成NaCl，所用还原剂的还原性应适中。除H2O2外，还可以选择的还原剂是______(填序号)。
A．Na2O2 B．Na2S
C．FeCl2 D．PbO(悬浊液)
(6)从滤液中得到NaClO2·3H2O粗晶体的实验操作依次是____________(填序号)。
A．蒸馏 B．蒸发 C．灼烧 D．过滤
E．冷却结晶
要得到更纯的NaClO2·3H2O晶体必须进行的操作是________(填操作名称)。
4．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。下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目前较先进的电解制碱法是离子交换膜电解法，即用阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室，其作用是
________________________________________________________________________，
电解饱和食盐水的化学反应方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②制取MgCl2的过程中涉及反应：MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O，该反应要在HCl气氛中进行，原因是________________________。
(3)苦卤中通入Cl2已经置换出Br2，为什么吹出后用SO2吸收转化为Br－再用Cl2置换________________________________________________________________________
________________________________，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，形成溴化钠和溴酸钠，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，该反应的离子方程式是
________________________________________________________________________。
一、金属的冶炼
二、海洋资源的开发利用
三、煤、石油、天然气的综合利用
煤
石油
四、环境保护、绿色化学与可持续发展
环境问题——酸雨、光化学烟雾、臭氧空洞、温室效应、白色污染、赤潮等
专题学案35　无机工艺流程题的解答技巧
【专题探究区】
典例导悟
1．(一)2Al＋OH－＋NO＋2H2O===2AlO＋NH3·H2O
(二)(1)升高温度、搅拌、过滤后再向滤渣中加入硫酸(多次浸取)、适当延长浸取时间(只要答出任意一点即可，其他合理答案也可)
(2)Fe3＋、Al3＋　(3)Mg2＋、Ca2＋
(4)1　3　11　2　1　1.5 mol
(三)①通入足量氯气将Fe2＋氧化成Fe3＋　②加入CuO调节溶液的pH至3.2～4.7
2．(1)2.0 mol·L－1　(2)NH4Cl
(3)n(CO2)＝＝4.00×10－2 mol
n(MgO)＝＝5.00×10－2 mol
n(H2O)＝
＝5.00×10－2 mol　
n(MgO)∶n(CO2)∶n(H2O)＝5.00×10－2∶4.00×10－2∶5.00×10－2＝5∶4∶5，则碱式碳酸镁的化学式为Mg(OH)2·4MgCO3·4H2O。　(4)升高
解析　(1)常温下Mg(OH)2的Ksp＝c(Mg2＋)·c2(OH－)＝c(Mg2＋)×(3.0×10－6)2＝1.8×10－11 mol3·L－3，求得c(Mg2＋)＝2.0 mol·L－1。
(2)主要流程中加NH3、NH4HCO3进行沉淀镁得到主要物质为MgCO3和NH4Cl，滤液的主要成分为NH4Cl。
(3)设该碱式碳酸镁的化学式为Mgx(OH)y(CO3)z，高温煅烧后产物为MgO、CO2和H2O，其物质的量之比为n(MgO)∶n(CO2)∶n(H2O)＝x∶z∶y，由题中数据知生成气体CO2的物质的量n(CO2)＝＝4.00×10－2 mol，得到的固体为MgO，其物质的量n(MgO)＝＝5.00×10－2 mol，
n(H2O)＝＝5.00×10－2 mol，n(MgO)∶n(CO2)∶n(H2O)＝x∶z∶y＝5.00×10－2∶4.00×10－2∶5.00×10－2＝5∶4∶5，所以求得该碱式碳酸镁的化学式为Mg5(OH)10(CO3)4，但该化学式化合价代数和不为0，推测可能含结晶水，故化学式应为Mg5(OH)2(CO3)4·4H2O，也可写为Mg(OH)2·4MgCO3·4H2O。
(4)将碱式碳酸镁的化学式分为两部分，分别是4MgCO3和Mg(OH)2·4H2O。MgCO3中镁的质量分数为24/84×100%≈28.6%，Mg(OH)2·4H2O中镁的质量分数为24/(24＋17×2＋18×4)×100%≈18.5%，MgCO3增多，镁的质量分数升高。
3．(1)增大反应物接触面积或增大反应速率或使反应更充分
(2)Fe(OH)2＋ClO－＋H2O===Fe(OH)3＋Cl－
(3)FeO(OH)(或其他合理答案)
(4)8.0≤pH<10.4(或其他合理答案)
(5)b(或b和d或d)
(6)蒸发浓缩　冷却结晶(或其他合理答案)
(7)125m2/81m1(或其他合理答案)
解析　(1)固体颗粒越小，反应时接触面积越大，反应速率越大；同时反应更充分。(2)因漂白粉中含有强氧化性的Ca(ClO)2，可将Fe(OH)2氧化为Fe(OH)3，同时ClO－被还原为Cl－，分析化合价的变化：
F (OH)2―→F (OH)3　　化合价升1×2
Cl－―→C－ 化合价降2×1
配平Fe(OH)2、Fe(OH)3、ClO－、Cl－前的化学计量数后，可根据原子个数守恒，确定反应物H2O及其化学计量数。
(3)设针铁矿的化学式为FexOyHz，则有56x＋16y＋z＝89。x只能为1，若y＝1，则z＝17，化学式FeOH17，由化合价规则可排除；若y＝2，则z＝1，化学式为FeO2H，或写为FeO(OH)，符合题意。(4)由流程图可知，滤液2中主要含有ZnCl2、MgCl2、CaCl2等物质，调节pH时，只能考虑将Zn2＋转化为Zn(OH)2，而Mg2＋必须留在溶液中，因此由表中数据可确定pH的理论范围为8.0≤pH<10.4。(5)滤液3中的主要成分为MgCl2和CaCl2，大理石粉不能参加反应，而纯碱溶液可将Ca2＋转化为CaCO3，只有石灰乳或烧碱溶液可将Mg2＋转化为Mg(OH)2，而Ca2＋仍留在溶液中。(6)由ZnSO4溶液制备ZnSO4·7H2O，首先应将溶液加热蒸发浓缩，然后冷却析出晶体。(7)由流程图可知沉淀2中ZnO全部来自菱锌矿，由锌元素守恒可得n(ZnCO3)＝n(ZnO)，则m(ZnCO3)＝×125 g·mol－1＝125m2/81 kg，菱锌矿中ZnCO3的质量分数为125m2/81m1。
4．(1)TiO2＋2H2SO4===Ti(SO4)2＋2H2O或TiO2＋H2SO4===TiOSO4＋H2O
(2)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋　Fe＋2H＋===H2↑＋Fe2＋　(3)加水促进钛盐水解，加热促进钛盐水解，降低H＋浓度促进钛盐水解　H2O　FeSO4　H2SO4
(4)160a＋320b＋160c
解析　(1)TiO2是Ti的最高价氧化物，与硫酸反应生成盐和水，反应的化学方程式为TiO2＋2H2SO4===Ti(SO4)2＋2H2O或TiO2与少量硫酸反应TiO2＋H2SO4===TiOSO4＋H2O。
(2)从框图信息知加硫酸后，TiO2、FeO、Fe2O3都与H2SO4反应，生成Fe3＋和Fe2＋等离子，再加入铁粉时，铁粉与Fe3＋和过量H2SO4反应：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，Fe＋2H＋===H2↑＋Fe2＋。
(3)从框图信息可知加入足量铁粉过滤，FeSO4·7H2O晶体析出，滤液Ⅲ中主要以钛盐为主。钛盐开始水解是在沸水中，且水解过程要维持沸腾，由于盐的水解与盐本身性质、外界温度、浓度等因素有关，温度升高，水解程度增大，浓度越小水解程度越大，外加酸碱对盐的水解也有影响，因为钛盐是以硫酸盐形式存在，属强酸弱碱盐水解显酸性，降低H＋的浓度有利于钛盐水解。过滤后剩余物质是没有水解的钛盐、H2O、FeSO4、H2SO4等物质。
(4)A是FeSO4·7H2O。
由556a kgA鼓入空气生成Fe(OH)3反应中与NaOH之间的关系是：
FeSO4·7H2O～2NaOH～Na2SO4～Fe2O3①
278　　　　　　　　　　　　　　　80
556a kg　　　　　　　　　　m1＝160a kg
又由于最终溶液中只存在Fe2(SO4)3和Na2SO4，由Fe和SO守恒可得到关系式②③。
FeSO4·7H2O～Fe2(SO4)3＋Fe2O3②
278　　　　　　　　　　　　
3 336b kg　　　　　　　　m2＝320b kg
Fe　～　Fe2O3③
56　　　80
112c kg　m3＝160c kg
理论上可生成Fe2O3的质量为m1＋m2＋m3＝(160a＋320b＋160c)kg。
5．(1)Ca(OH)2或CaO　Na2CO3
(2)溶解　过滤　蒸发　过滤
(3)有晶体析出(或出现浑浊)　碳酸钠溶解度较大，而NaHCO3溶解度较小
(4)NH4Cl　取样，加入硝酸酸化的硝酸银溶液，若有白色沉淀生成说明有Cl－
(5)NH＋OH－===NH3↑＋H2O　防止加石灰水时产生碳酸钙沉淀
(6)wNaHCO3＝(m1为样品质量，m2为加热后剩余固体质量)
解析　(1)粗盐中含Ca2＋、Mg2＋，加入石灰乳或CaO可除去Mg2＋，再加入Na2CO3除去Ca2＋，因此A为Ca(OH)2或CaO，B为Na2CO3。
(3)碳酸化即向氨的饱和NaCl溶液中通入过量CO2，可析出NaHCO3晶体。反应中由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度，因此不会析出Na2CO3晶体。
(4)过滤除去NaHCO3，滤液D的主要成分为NH4Cl，要检验Cl－应选用AgNO3溶液和稀硝酸。
(5)NH4Cl溶液与石灰水的反应为：NH＋OH－===NH3↑＋H2O。
(6)样品质量m1加热后剩余固体质量为m2，则设样品中NaHCO3质量为m。
2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑　Δm
168　　　　　106　　　　　　　　　62
m　　　　　　　　　　　　　　　　 m1－m2
则m＝(m1－m2)
w(NaHCO3)＝＝。
【专题集训区】
1．(1)Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3
3SiO2＋4Al3Si＋2Al2O3
(2)HCl、AlCl3　NaCl
(3)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O，
H＋＋OH－===H2O
(4)阳　Al＋4Cl－－3e－===AlCl，
2Al＋7Cl－－6e－===Al2Cl
(5)氧化铝膜能隔绝空气，阻碍钢铁被腐蚀
解析　(1)坩埚表面的氧化铁和石英砂分别与铝发生置换反应：Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3,3SiO2＋4Al3Si＋2Al2O3。
(2)粗铝中含有H2，则与Cl2反应生成HCl，则气泡中含有HCl，同时Al与Cl2反应生成AlCl3，由于AlCl3在181 ℃升华，气泡中还含有AlCl3。有Na存在，其与Cl2反应生成NaCl，NaCl熔点高于700 ℃，存在于浮渣中。
(3)尾气经冷凝后气体A含有Cl2和HCl，用碱液吸收的离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O，OH－＋H＋===H2O。
(4)在电镀池中，镀件作阴极，金属铝作阳极，铝电极的电极反应式为Al＋4Cl－－3e－===AlCl，2Al＋7Cl－－6e－===Al2Cl。
(5)致密的氧化铝膜能防止钢材腐蚀是因为氧化铝膜能隔绝空气，阻止Fe与O2反应。
2．(1)Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋、Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋　(2)坩埚
(3)2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑　(4)AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO　2c(SO)＋2c(CO)＋c(HCO)＋c(OH－)－c(H＋)
(5)1.5 mol·L－1　>
解析　首先明确铝土矿的组成，根据组成物质的性质了解流程中所加药品和操作目的，比较每一步骤反应前后物质组成的变化和相关化学方程式，最后形成整体思维。
(1)铝土矿溶解在过量稀硫酸溶液中，过滤后得到的滤渣是SiO2，滤液为Al2(SO4)3、H2SO4、Fe2(SO4)3的混合液。因Al3＋、Fe3＋能水解产生具有吸附作用的Al(OH)3、Fe(OH)3胶体，具有净水作用。向Al2(SO4)3、H2SO4、Fe2(SO4)3的混合液中加入过量NaOH时，Al2(SO4)3转化为NaAlO2，Fe2(SO4)3转化为Fe(OH)3，经过滤后得到滤渣Fe(OH)3。滤液B中含有NaAlO2，向滤液B中通入过量CO2时，生成Al(OH)3和NaHCO3，经过滤后得到固体C[Al(OH)3]和含有NaHCO3、Na2SO4的滤液C。(2)在坩埚中灼烧Al(OH)3得到Al2O3。(3)电解熔融的Al2O3得到Al和O2。(4)NaHCO3、Na2SO4的混合溶液中，根据电荷守恒有：c(Na＋)＝2c(SO)＋2c(CO)＋c(HCO)＋c(OH－)－c(H＋)。(5)滤液B为含有NaOH、NaAlO2、Na2SO4的混合溶液，加入盐酸生成Al(OH)311.7 g，即n(NaAlO2)＝0.15 mol，c(AlO)＝1.5 mol·L－1。NaOH、NaAlO2都转化为NaCl，再加上Na2SO4的量，故c(Na＋)>2 mol·L－1。
3．(1)4 mol·L－1　该溶液的密度　(2)B
(3)2NaOH＋2ClO2＋H2O2===2NaClO2＋2H2O＋O2　2H2O22H2O＋O2↑
(4)连续测定吸收塔内溶液的pH　(5)AD　(6)BED或ED　重结晶
4．(1)BaCl2、NaOH、Na2CO3、HCl(BaCl2必须在Na2CO3之前加入，其他答案合理也可)
(2)①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溶液作用生成NaClO而影响烧碱的纯度　2NaCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2NaOH　②防止MgCl2水解
(3)第一次吹出的Br2浓度太低，分离浪费原料，SO2吸收主要起到富集作用　Cl2>Br2>SO2
(4)3Br2＋3CO===5Br－＋BrO－3＋3CO2↑　5Br－＋BrO＋6H＋===3Br2＋3H2O
解析　(1)除去杂质时要保证杂质除尽还不能引入新的杂质，Na2CO3溶液一定在BaCl2溶液后面加，先过滤后加盐酸。
(2)①主要考虑电解时阴阳极发生的主要反应及目标产物之间的反应；②在HCl气氛中加热MgCl2·6H2O，主要是为了防止MgCl2的水解。
(4)中的两个离子方程式根据已知的反应物和生成物很容易写出来。

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