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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 二氧化氮 原电池原理 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
    利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。
    Ⅰ．用乙烯作为还原剂将氮的氧化物还原为N2是燃煤烟气的一种脱硝（除NOx）技术。其脱硝机理如下图1，脱硝率与温度、负载率（分子筛中催化剂的质量分数）的关系如下图2所示。

    ①写出该脱硝过程中乙烯和NO2反应的化学方程式____________________________。
    ②为达到最佳脱硝效果，应采取的条件是_______________。
    Ⅱ．有学者设想以下图所示装置用电化学原理将燃煤烟气中的CO2、SO2转化为重要化工原料。

    （1）若A为CO2，B为H2，C为CH3OH，则正极电极反应式为_______________。
    （2）若A为SO2，B为O2，C为H2SO4。科研人员希望每分钟从C处获得100mL10mol/L
    H2SO4，则A处通入烟气（SO2的体积分数为1％）的速率为______ L/min（标准状况）。
    Ⅲ．粗CuO是将工业废铜、废电线及废铜合金高温焙烧而成的，杂质主要是铁的氧化物及泥沙。以粗CuO为原料制备CuSO45H2O的主要步骤如下图所示：

    Fe3+、Fe2+、Cu2+转化为相应氢氧化物时，开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表

    （1）加入3 % H2O2之前需将热溶液冷却，其目的是____________，H2O2的作用是____________________________。
    （2）加入2 mol/L氨水后，溶液的pH应在_____________范围内。
    （3）经操作Ⅰ得到粗胆矾，经操作Ⅱ得到精制胆矾。两步操作相同，都包括______ 、过滤、洗涤、干燥等步骤。
    本题信息：2012年云南省同步题化学填空题难度极难 来源:于丽娜
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本试题 “利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。Ⅰ．用乙烯作为还原剂将氮的氧化物还原为N2是燃煤烟气的一种脱硝（除NOx）技术。其脱硝机...” 主要考查您对

二氧化氮

原电池原理

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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二氧化氮的物理性质和化学性质：

(1)物理性质：红棕色、有刺激性气味、有毒的气体，易溶于水、易液化，比空气重。
(2)化学性质：
与H2O反应：
(工业制HNO3原理，在此反应中，NO2同时作氧化剂和还原剂)


NO、NO2的性质、实验室制法的比较：


隐含反应：的应用:

通常“纯净”的NO2或N2O4并不纯，因为在常温、常压下能发生反应，由于此平衡的存在，导致一些物理量的理论值与实验值有一定的误差。例如：
1．收集到的1mo1NO2在标准状况下的体积应小于22．4L 
2．标准状况下22．4LNO2的质量大于46g。
3．NO与O2混合后，所得物质的相对分子质量应大于按体积比求得的数值。
4．温度影响“”平衡体系，其他条件不变，体系颜色随温度改变而改变。升高温度，气体颜色变深；降低温度，气体颜色变浅。
5．恒容时，在“”平衡体系中增加 N01，相当于增大压强。

有关混合气体NO、NO2、O2溶于水的计算:

 
①×2+②得NO2、O2与水反应生成HN3，的化学方程式为：

①×2+②×3得NO、O2与水反应生成HNO3的化学方程式为：

一般NO、NO2、O2与水反应，可归纳成四种情况：
1．NO和NO2混合
剩余气体为NO
2．NO2和O2混合
 
3．NO和O2混合

4．NO2、NO、O2的混合
当时,反应后无气体剩余
特例:当时，无气体剩余。


原电池：

1.定义：将化学能转化为电能的装置。
2.工作原理：
以铜-锌原电池为例
（1）装置图：

（2）原理图：

3.实质：化学能转化为电能。
4.构成前提：能自发地发生氧化还原反应。
5.电极反应：
负极：失去电子；氧化反应；流出电子
正极：得到电子；氧化反应；流入电子
6.原电池正负极判断的方法：
①由组成原电池的两级材料判断，一般是活泼金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。
②根据电流方向或电子流动方向判断，电流是由正极流向负极，电子流动方向是由负极流向正极。
③根据原电池里电解质溶液内离子的定向移动方向，在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
④根据原电池两级发生的变化来判断，原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。
⑤X极增重或减重：X极质量增加，说明溶液中的阳离子在X极(正极)放电，反之，X极质量减少，说明X极金属溶解，X极为负极。
⑥X极有气泡冒出：发生可析出氢气的反应，说明X极为正极。
⑦X极负极pH变化：析氢或吸氧的电极发生反应后，均能使该电极附近电解质溶液的pH增大，X极附近的pH增大，说明X极为正极。 

原电池中的电荷流动:

在外电路(电解质溶液以外)，电子(负电荷)由负极经导线(包括电流表和其他用电器)流向正极，使负极呈正电性趋势、正极呈负电性趋势。在内电路(电解质溶液中)，阳离子(带正电荷)向正极移动，阴离子 (带负电荷)向负极移动。这样形成了电荷持续定向流动，电性趋向平衡的闭合电路。


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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