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高中三年级化学

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首页 高中三年级化学知识 影响化学反应速率的因素 沉淀溶解平衡 工业生产其他物质（工业制备碳酸锂，硫酸钡等化工原理） 试题正文
  • 填空题
    难溶性杂卤石（K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O）属于“呆矿”，在水中存在如下平衡

    为能充分利用钾资源，用饱和Ca(OH)2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：

    （1）滤渣主要成分有_______和_______以及未溶杂卤石。
    （2）用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2溶液能溶解杂卤石浸出K+的原因：__________。
    （3）“除杂”环节中，先加入_______溶液，经搅拌等操作后，过滤，再加入_______溶液调滤液PH至中性。
    （4）不同温度下，K+的浸出浓度与溶浸时间的关系如下图，由图可得，随着温度升高，
    ①________________________②____________________

    （5）有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生：
    已知298K时，Ksp(CaCO3)=2.80×10-9，Ksp(CaSO4)=4.90×10-5，求此温度下该反应的平衡常数K（计算结果保留三位有效数字）。
    本题信息：2012年广东省高考真题化学填空题难度较难 来源:于丽娜
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本试题 “难溶性杂卤石（K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O）属于“呆矿”，在水中存在如下平衡为能充分利用钾资源，用饱和Ca(OH)2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：（1）...” 主要考查您对

影响化学反应速率的因素

沉淀溶解平衡

工业生产其他物质（工业制备碳酸锂，硫酸钡等化工原理）

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  • 影响化学反应速率的因素
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  • 工业生产其他物质（工业制备碳酸锂，硫酸钡等化工原理）
影响化学反应速率的因素：

1．内因：参加反应的物质的结构及性质。
2．外因：主要是指浓度、温度、压强和催化剂，另外还有光、超声波、激光、搅拌、固体表面积、形成原电池等。
(1)浓度：其他条件相同时，增大反应物浓度，化学反应速率增大；减小反应物浓度，化学反应速率减小。在一定温度下，同体、纯液体的浓度视为定值，如C与CO2的反应、Na与H2O的反应中，C的量和Na、H2O 的量减少并不意味着其“浓度”减小，即不冈其量的增减而影响反应速率，但会因固体表面积的变化而改变反应速率。
(2)温度：其他条件相同时，升高温度，可以加快反应速率，实验测得，温度每升高10℃，化学反应速率通常增大到原来的2～4倍。
经验公式为
(3)压强：对于气体反应，当温度不变时，增大压强可以加快反应速率。对于气体反应体系，压强改变时有以下几种情况：
 
(4)催化剂：催化剂是能改变化学反应速率但在反应前后本身的质量和化学性质都不变的物质。对于某些化学反应，使用正催化剂能显著加快化学反应速率。
(5)其他因素：增大同体的表面积(如将块状改为粉末状)，可增大反应速率；光照一般也可增大某些反应的速率；形成原电池可以加快反应速率；此外，超声波、放射线、电磁波等因素也能影响反应速率。
3．外因对化学反应速率影响的微观解释

沉淀溶解平衡:

1、定义：在一定条件下，当难容电解质的溶解速率与溶液中的有关离子重新生成沉淀的速率相等，此时溶液中存在的溶解和沉淀间的动态平衡，称为沉淀溶解平衡。
例如:

2、沉淀溶解平衡的特征：
(1)逆：沉淀溶解平衡是可逆过程。
(2)等：
(3)动：动态平衡，溶解的速率和沉淀的速率相等且不为零。
(4)定：达到平衡时，溶液中各离子的浓度保持不变，
(5)变：当外界条件改变时，溶解平衡将发生移动，达到新的平衡。
3、沉淀溶解平衡的影响因素
(1)内因：难溶电解质本身的性质。
(2)外因
a．浓度：加水稀释，沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，但不变。
b.温度：多数难溶电解质溶于水是吸热的，所以升高温度，沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，同时变大。
c.同离子效应：向沉淀溶解平衡体系中，加入含原体系中某离子的物质，平衡向沉淀生成的方向移动，但不变。
d．其他：向沉淀溶解平衡体系中，加入可与体系巾某些离子反应生成更难溶的物质或气体的物质，平衡向溶解的方向移动，不变。

沉淀溶解平衡的应用：

1．沉淀的生成
(1)意义：在涉及无机制备、提纯工艺的生产、科研、废水处理等领域中，常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。
(2)方法
a．调节pH法：如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，使其溶解于水，再加入氨水调节pH至7～8，可使转变为沉淀而除去。
 
b．加沉淀剂法：如以等作沉淀剂，使某些金属离子如等生成极难溶的硫化物 等沉淀，也是分离、除杂常用的方法。

说明：化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于时即沉淀完全。
2．沉淀的溶解
(1)意义：在实际工作中，常常会遇到需要使难溶物质溶解的问题、根据平衡移动原理，对于在水中难溶的电解质，如果能设法不断地移去沉淀溶解平衡体系中的相应离子，使平衡就会向沉淀溶解的方向移动，使沉淀溶解。
(2)方法
a．生成弱电解质：加入适当的物质，使其与沉淀溶解平衡体系中的某离子反应生成弱电解质。如向沉淀中加入溶液，结合生成使的溶解平衡向右移动。
b．生成配合物：加入适当的物质，使其与沉淀反应生成配合物。
如:

c．氧化还原法：加入适当的物质，使其与沉淀发生氧化还原反应而使沉淀溶解。


d．沉淀转化溶解法：本法是将难溶物转化为能用上述三种方法之一溶解的沉淀，然后再溶解：
如向中加入饱和溶液使转化为再将溶于盐酸。
3．沉淀的转化
(1)实质：沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。一般来说，溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现。 例如
 
(2)沉淀转化在工业上的应用在工业废水处理的过程中，用FeS等难溶物作沉淀剂除去废水中的重金属离子．


固体物质的溶解度:

绝对不溶解的物质是不存在的，任何难溶物质的溶解度都不为零。不同的固体物质在水中的溶解度差别很大，可将物质进行如下分类：


化工生产过程中的基本问题：

1．确定化工生产的最佳过程
确定化工生产反应原理与过程的一般方法：对于某一具体的化工产品，研究生产过程要从产品的化学组成和性质考虑，来确定原料和生产路线。
①分析产品的化学组成，据此确定生产产品的主要原料；
②分析产品与生产原料之间关键元素的性质，确定主要生产步骤；
③分析生产原料的性质．确定反应原理。
2．选择化工生产的最佳原料
选择原料首先要考虑化学反应原理，此外还要考虑厂址选择、原料供应、能源供应、工业用水供应、产品存储、产品运输、产品预处理成本、环境保护等。
3．控制最佳化学反应条件
控制反应条件是取得化工生产最佳综合效益的重要环节之一。控制反应条件要应用化学反应速率理论和化学平衡原理，结合具体化学反应的特点以及生产技术和设备条件、能源消耗等，控制最佳化学反应速率和反应物的平衡转化率。
4．科学治理工业“三废”
“三废”主要是指废气、废液和废渣。治理“三废” 首先要从设计生产工艺与选择原料做起，即从源头上解决问题；其次是把好排放关，对排出的“三废”的处理，要尽最大努力使其资源化，最低要求是无害化。
5．充分利用“废热”
通过热交换或其他方式利用化学反应所放出的热量。

硫代硫酸钠的工业制法：

(1)亚硫酸钠　
将纯碱溶解后，与（硫磺燃烧生成的）二氧化硫作用生成亚硫酸钠，再加入硫磺沸腾反应，经过滤、浓缩、结晶，制得硫代硫酸钠。　　
Na2CO3+SO2==Na2SO3+CO2 　　Na2SO3+S+5H2O==Na2S2O3·5H2O 　　
(2)硫化碱法　
利用硫化碱蒸发残渣、硫化钡废水中的碳酸钠和硫化钠与硫磺废气中的二氧化硫反应，经吸硫、蒸发、结晶，制得硫代硫酸钠。　
2Na2S+Na2CO3+4SO2==3Na2S2O3+CO2 　　
(3)氧化、亚硫酸钠和重结晶法　
由含硫化钠、亚硫酸钠和烧碱的液体经加硫、氧化；亚硫酸氢钠经加硫及粗制硫代硫酸钠重结晶三者所得硫代硫酸钠混合、浓缩、结晶，制得硫代硫酸钠。　　
2Na2S+2S＋3O2==2Na2S2O3 　　Na2SO3+S==Na2S2O3 　　
(4)重结晶法　
将粗制硫代硫酸钠晶体溶解（或用粗制硫代硫酸钠溶液），经除杂，浓缩、结晶，制得硫代硫酸钠。
砷碱法净化气体副产　利用焦炉煤气砷碱法脱硫过程中的下脚（含Na2S2O3），经吸滤、浓缩、结晶后，制得硫代硫酸钠。

高锰酸钾的工业制法：

工业上利用二氧化锰制备高锰酸钾，其步骤是
(1)二氧化锰与氢氧化钾共熔并通入氧气：2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O
(2)电解锰酸钾溶液：2K2MnO4+2H2O2KMnO4+H2↑+2KOH
高锰酸钾常见的制备方法有以下两矿石中取得的二氧化锰和氢氧化钾在空气中或混合硝酸钾（提供氧气）加热，产生锰酸钾，再于碱性溶液中与氧化剂进行电解氧化得到高锰酸钾。　　2MnO2+4KOH+O2→2K2MnO4+2H2O 　　2K2MnO4+Cl2→2KMnO4+2KCl 　　
也可以用MnSO4在酸性环境中和二氧化铅（PbO2）或铋酸钠（NaBiO3）等强氧化剂反应产生。此反应也用于检验二价锰离子的存在，因为高锰酸钾的颜色明显种：
①法一：以MnO2（软锰矿）为原料制KMnO4
第一步：Mn(IV)→Mn(VI) 2MnO2+4KOH+O2====2K2MnO4+2H2O
第二步：CO2歧化K2MnO4 K2MnO4+2CO2====2KMnO4+MnO2+2K2CO3
这种制备方法的最高产率为66.7% 法
②电解法：阳极：2MnO42--2e-→2MnO4- 阴极：2H2O+2e-→H2↑+2OH- 总电解反应方程式为2K2MnO4+2H2O→2KMnO4+2KOH+H2↑
理论产率可达100%

纯硅的制取：

工业上在电炉内，用硅石和碳反应得粗硅和一氧化碳，然后用粗硅和氯气反应得四氯化硅，再用四氯化硅和氢气反应的纯硅和氯化氢，这样就完成硅的制造。（第一步完全相同，第二部有三种方法，工业上用的的是西门子的方法，其他两种不常见。）反应方程式
(1)石英制硅（冶金级），这一步是粗硅制取硅商业上是由高纯度的石英砂和木头，焦炭和煤使用碳棒电极在电弧炉中制得。在高于1900°C的温度下，依照下列方程式碳把石英砂还原成硅： SiO2+C→Si+CO2. SiO2+2C→Si+2CO. 这一过程所的硅称为冶金级硅。纯度为98%-99%。另外，硅制备办法还有熔盐电解法，即电解熔解的二氧化硅。
(2)高纯硅的制备在制备高纯硅之前，需要把粗硅转化成三氯化氢硅（300°C）： Si+3HCl→HSiCl3+H2 接着，通过精馏使SiHCl3与其它氯化物分离，经过精馏的SiHCl3，其杂质水平可低于10-10％的电子级硅要求。然后，提纯后的SiHCl3通过CVD原理在1150°C下制备出多晶硅粉。2HSiCl3→Si+2HCl+SiCl4.


发现相似题
与“难溶性杂卤石（K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O）属于“呆矿”，在水中...”考查相似的试题有：