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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 铁盐（三价铁离子） 盖斯定律 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
    工业碳酸钠（纯度约为98％）中含有Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、Cl－和SO42－等杂质，提纯工艺线路如下

    Ⅰ、碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如下图所示

    Ⅱ、25℃时有关物质的溶度积如下

    回答下列问题：
    （1）加入NaOH溶液时发生的离子方程式为：______________________；25℃时，向含有
    Mg2＋、Fe3＋的溶液中滴加NaOH溶液，当两种沉淀共存且溶液的pH＝8 时，c(Mg2＋)：c(Fe3＋)＝ _______。
    （2）“趁热过滤”时的温度应控制在__________________。
    （3）有人从“绿色化学”角度设想将“母液”沿流程中虚线所示进行很多次循环使用。请你分析实际工业生产中是否可行___________，并说明理由：__________________。
    （4）已知：
    Na2CO3·10H2O(s)＝Na2CO3(s)＋10H2O(g)   △H＝+ 532.36kJ/mol
    Na2CO3·10H2O(s)＝Na2CO3·H2O(s)＋9H2O(g)   △H＝+ 473.63kJ/mol
    写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式___________________。
    本题信息：2012年江苏期中题化学填空题难度较难 来源:于丽娜
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本试题 “工业碳酸钠（纯度约为98％）中含有Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、Cl－和SO42－等杂质，提纯工艺线路如下Ⅰ、碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如下图所示Ⅱ、25℃...” 主要考查您对

铁盐（三价铁离子）

盖斯定律

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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  • 铁盐（三价铁离子）
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Fe3+的性质：

含Fe3+的溶液都呈黄色，具有氧化性，
(1)与还原剂反应生成二价铁

(2)与碱反应

(3)Fe3+在水中易水解

由于三价铁易水解，在保存铁盐盐溶液(FeCl3)时加入少量相应的酸(HCl)，以防止Fe3+水解。


“铁三角”中的转化关系：

 


盖斯定律的内容：

不管化学反应是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。换句话说，化学反应的反应热只与反应的始态和终态有关，而与反应进行的途径无关。如果一个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一一步完成时的反应热是相同的，这就是盖斯定律。

盖斯定律的意义：

利用盖斯定律可以间接计算某些不能直接测得的反应的反应热。例如：的△H无法直接测得，可以结合下面两个反应的△H，利用盖斯定律进行计算。

根据盖斯定律，就可以计算出所给反应的△H。分析上述两个反应的关系，即知


盖斯定律在反应热大小比较中的应用:

1．同一反应生成物状态不同时

若按以下思路分析：

2．同一反应物状态不同时

3．两个有联系的不同反应相比

并且据此可写出下面的热化学方程式：

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.


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