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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 配制一定物质的量浓度的溶液 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
    ZnO具有抗菌性，也是重要的轮胎添加剂。工业上由粗ZnO(含FeO、CuO)制备活性ZnO的流程如下

    已知此溶液中Fe2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+形成氢氧化物的pH如下表

    (1)实验室中用98% H2SO4来配制稀硫酸所需使用的玻璃仪器有：胶头滴管、______、______、______
    (2)在A中加H2O2的目的之一是使溶液pH升高，使Fe3+沉淀完全。另外还有一个目的是_____________；在A中____（填“能”或“不能”）使Fe2+直接沉淀除去。
    (3)要使A溶液顺利成为B溶液，溶液的pH应控制在____________；B中加入Zn，既能降低氢离子浓度又能
    ________________。
    (4)书写碱式碳酸锌焙烧制备活性ZnO的化学方程式：________________。
    本题信息：2011年安徽省模拟题化学填空题难度较难 来源:于丽娜
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本试题 “ZnO具有抗菌性，也是重要的轮胎添加剂。工业上由粗ZnO(含FeO、CuO)制备活性ZnO的流程如下已知此溶液中Fe2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+形成氢氧化物的pH如下表(1)实验...” 主要考查您对

配制一定物质的量浓度的溶液

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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  • 配制一定物质的量浓度的溶液
  • 工业生产其他物质（工业制备碳酸锂，硫酸钡等化工原理）
配置一定物质的量浓度的溶液：

(1)仪器：容量瓶(应注明体积），烧杯，量筒,天平，玻璃棒，滴管
(2)原理：c（浓溶液）V（浓溶液）=c（稀溶液）V（稀溶液）
(3)步骤：
第一步：计算。
第二步：称量：在天平上称量溶质，并将它倒入小烧杯中。
第三步：溶解：在盛有溶质的小烧杯中加入适量蒸馏水，用玻璃棒搅拌，使其溶解。
第四步：移液：将溶液沿玻璃棒注入容量瓶中。
第五步：洗涤：用蒸馏水洗烧杯2~3次，并倒入容量瓶中。
第六步：定容：倒水至刻度线1~2cm处改用胶头滴管滴到与凹液面平直。
第七步：摇匀：盖好瓶塞，上下颠倒、摇匀。
第八步：装瓶、贴签。
(4)误差分析：
①计算是否准确
若计算的溶质质量(或体积)偏大，则所配制的溶液浓度也偏大；反之浓度偏小。
如配制一定浓度的CuSO4溶液，把硫酸铜的质量误认为硫酸铜晶体的质量，导致计算值偏小，造成所配溶液浓度偏小。
②称、量是否无误
如称量NaOH固体在纸上或称量时间过长，会导致NaOH部分潮解甚至变质，有少量NaOH黏附在纸上，造成所配溶液浓度偏低。
量取液体溶质时，俯视或仰视量筒读数，会导致所取溶质的量偏少或偏多，造成所配溶液浓度偏小或偏大。
使用量筒量取液体溶质后再用蒸馏水冲洗量筒，把洗涤液也转入烧杯稀释，或用移液管将液体溶质移入烧杯中后把尖嘴处的残留液也吹入烧杯中。在制造量筒、移液管及滴定管时，已经把仪器内壁或尖嘴处的残留量扣除，所以上述操作均使溶质偏多，造成所配溶液浓度偏大。
③称量时天平未调零
结果不能确定。若此时天平重心偏左，则出称量值偏小，所配溶液的浓度也偏小；若重心偏小，则结果恰好相反。
④称量时托盘天平的砝码生锈
砝码由于生锈而使质量变大，导致称量值偏大，所配溶液的浓度偏高。
⑤操作中溶质有无损失
在溶液配制过程中，若溶质有损失，会使所配溶液浓度偏低。如：⑴溶解（或稀释）溶质，搅拌时有少量液体溅出；⑵未洗涤烧杯或玻璃棒；⑶洗涤液未转入容量瓶；⑷转移洗涤液时有少量液体溅出容量瓶。
影响溶液体积V的操作有：
①定容时不慎加水超过容量瓶的刻度线，再用胶头滴管吸出，使液面重新达到刻度线。当液面超过刻度线时，V偏大使溶液浓度CB已变小，无论是否取出都无法使溶液恢复，只有重新配制。
②定容后盖上瓶塞，摇匀后发现液面低于刻度线，再滴加蒸馏水使液面重新达到刻度线。定容时由于少量溶液粘在瓶颈处没有回流，使液面偏低但溶液浓度未变，若再加水，则使V偏大，cB偏小。
③定容时仰视或俯视
定容时仰视，则液面高于刻度线，V偏大，cB偏小；俯视时液面低于刻度线，V偏小，cB偏大。
④移液或定容时玻璃棒下端放在容量瓶刻度线之上
会导致V偏大，cB偏小。
⑤溶液未冷却至室温即转移入容量瓶
溶解或稀释过程常伴有热效应而使溶液温度升高或降低。容量瓶的使用温度为室温（20℃），若定容时溶液温度高于室温，会使所配溶液浓度偏高；反之浓度偏低。

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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