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高中三年级化学

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    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%以下安全。
    (1)发生器中鼓入空气的作用可能是_________________。
    (2)吸收塔内发生反应的化学方程式为________________________。
    (3)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是否过量的简单实验方法是___________________。
    (4)从滤液中得到NaClO2·3H2O粗晶体的实验操作依次是________________________
    本题信息:2011年陕西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 “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...” 主要考查您对

氯的其他化合物(高氯酸、氯化物、氯酸盐,盐酸等)

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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  • 氯的其他化合物(高氯酸、氯化物、氯酸盐,盐酸等)
  • 工业生产其他物质(工业制备碳酸锂,硫酸钡等化工原理)

常见的氯化物:

(1)高氯酸:高氯酸HClO4,无色透明的发烟液体,在无机酸中酸性最强。可助燃,具强腐蚀性、强刺激性,可致人体灼伤。与有机物、还原剂、易燃物如硫、磷等接触或混合时有引起燃烧爆炸的危险。在室温下分解,加热则爆炸。
(2)氯化物:如氯化钠、氯化钙等,Cl-+Ag+==AgCl↓
(3)次氯酸盐:次氯酸盐是次氯酸的盐,含有次氯酸根离子ClO-,其中氯的氧化态为+1。次氯酸盐常以溶液态存在,不稳定,会发生歧化反应生成氯酸盐和氯化物。见光分解为氯化物和氧气。次氯酸盐是一种常用的漂白剂和消毒剂。在人体组织中,在亚铁血红素的髓过氧化物酶的催化作用下,过氧化物与氯化物反应可产生ClO-或HClO。这种在血球内产生的ClO-/HClO或Cl2
(4)氯酸盐:如氯酸钾在二氧化锰催化下可制取氧气
(5)盐酸:盐酸是氯化氢的水溶液,是一种混合物。纯净的盐酸是无色的液体,有刺激性气味。工业品浓盐酸因含有杂质(Fe3+)带有黄色。浓盐酸具有挥发性,打开浓盐酸的瓶盖在瓶口立即产生白色酸雾。这是因为从浓盐酸中挥发出来的氯化氢气体跟空气中水蒸汽接触,形成盐酸小液滴分散在空气中形成酸雾。
(6)氯化氢:无色或微黄色易挥发性液体,有刺鼻的气味。易溶于水与氨气反应生成氯化铵HCl+NH3==NH4Cl


卤化氢和氢卤酸、卤化银及碘化物:

 1.卤化氢物理性质:卤化氢均为无色有刺激性气味的气体,均极易溶于水,在空气中都易形成酸雾。化学性质:从HF—HCl—HBr—HI,稳定性逐渐减弱,HI受热易分解;还原性逐渐增强。
2.氢卤酸:Hx溶于水后形成的溶液即氢卤酸。在氢卤酸中,除氢氟酸是弱酸外,其余皆为强酸。从氢氟酸一氢碘酸,酸性逐渐增强,还原性也逐渐增强,其中氢碘酸在空气中易被氧气氧化。
3.卤化银:


4.碘化物碘是人体必需的微量元素之一,又称“智慧元素”。人体缺碘会导致碘缺乏病(IDD),从而损害人的智力和健康。补碘最经济、方便有效的方法是食用含碘食盐。含碘食盐中加的是碘酸钾。值得注意的是,人体摄入过多的碘也是有害的,不能认为高碘的食物吃得越多越好,要根据个人的身体情况而定。


卤素单质及其化合物的特殊性:

 (1)Br2是常温下唯一呈液态的非金属单质,易挥发,蒸气有毒。保存液溴要采用水封法。
(2)碘单质易升华,AgI可用于人工降雨,碘盐可用于防治甲状腺肿大。
(3)HClO4是常见含氧酸中酸性最强的酸,HClO 是氯的含氧酸中氧化性最强的酸。
(4)在卤素中,氯、溴、碘均有多种价态,但氟只有-1价和0价,而无正价。
(5)卤素单质一般不与稀有气体反应,但F,却能与Xe、Kr等稀有气体反应生成相应的氟化物。如 KrF2、XeF2、:XeF4、XeF6等。
(6)Cl2、Br2、I2的实验室制法均可用MnO2与相应的浓的氢卤酸反应制得,但F2不能用上述方法在实验室制得。
(7)卤素单质与水反应,其中Cl2、Br2、I2在反应中既是氧化剂又是还原剂,而F2与水作用时,只作氧化剂。
(8)卤素单质都能与强碱溶液反应,一般可表示为 X2+2OH-==X-+XO-+H2O(F、I除外)。
(9)碘单质遇淀粉呈现特殊蓝色。可用来鉴别碘单质或淀粉。
(10)I2在水中的溶解度很小,若在水中加入少量的KI,碘的溶解度却明显增大,这是因为发生了反应I2 +I-==I3-
(11)卤素单质与Fe作用时,除Fe+I2==FeI2 外,其他均生成+3价铁盐。常温下,干燥的液氯不与 Fe作用,故工业上可用钢瓶盛液氯。
(12)随着相对分子质量的增大,HCl、HBr、HI的熔、沸点逐渐升高。HF的相对分子质量虽比HCl小,其熔、沸点却比HCl高,是因为HF分子间存在氢键。
(13)在氧卤酸中,只有氢氟酸能与玻璃反应:SiO2 +4HF==SiF4↑+2H2O,在实验室制取HF必须在铅皿中进行。
(14)实验室制取HF、HCl分别用CaF2、NaCl与浓硫酸反应,但实验室制取HBr、HI宜用NaBr和KI与浓磷酸反应。因为生成的HBr、HI易被浓硫酸氧化生成Br2或I2。
(15)在卤化银中,AgCl、AgBr、AgI均难溶于水,且见光易分解,但AgF却易溶于水且见光不分解。


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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