本试题 “海水资源丰富,海水中主要含有Na+、K+、Mg2+、Cl-、SO2-4、Br-、CO2-3、HCO-3等离子.合理利用海水资源和保护环境是我国可持续发展的重要保证.Ⅰ.火力发电燃...” 主要考查您对水的离子积常数
沉淀溶解平衡
海水资源的综合利用
等考点的理解。关于这些考点您可以点击下面的选项卡查看详细档案。
水的电离:
水是一种极弱的电解质,它能微弱地电离:
实验测得:25℃时,1L纯水中只有的水分子发生电离,故25℃时纯水中
水的离子积:
在一定温度下,水电离出的c(H+)与c(OH-)的乘积是一个常数,称为水的离子积常数,简称水的离子积,用符号表示,即
(1)在一定温度下,水的离子积都是一个常数,在25℃时
(2)随温度的变化而变化,温度升高,增大。
(3)水的离子积常数揭示了在任何水溶液中均存在水的电离平衡,都有存在。在酸性或碱性的稀溶液中,当温度为25℃时,
(4)在酸或碱的稀溶液中,由水电离出的c(H+)和c(OH-)总相等.即如25℃时或NaOH溶液中,
溶液中c(H+)或c(OH-)的计算:
常温下,稀溶液中的乘积总是知道就可以计算出反之亦然
1.酸溶液
当在水中加入酸后,将使水的电离平衡向左移动 (抑制水的电离)。在酸的水溶液中,H+主要由酸电离产生,即而OH-是由水电离产生的:
2.碱溶液
同理,在碱的水溶液中,OH-主要由碱电离产生,即而H+是由水电离产生的:
3.盐溶液
在盐的水溶液中,H+和OH-全部来自水的电离,且
(1)若单一水解的盐的水溶液呈酸性,c(H+)> c(OH-),即弱碱阳离子水解
(2)若单一水解的盐的水溶液呈碱性,c(OH一)> c(H+),即弱酸阴离子水解
说明:由以上分析可以看出,在常温下(25℃):
酸(或碱)的溶液中,发生水解的盐溶液中但总成立。
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:
海水制盐:
(1)海水制盐的方法:从海水中得到食盐的方法有蒸发法(盐田法)、电渗析法等。目前,以蒸发法(盐田法)为主。
(2)海水晒盐的基本原理:水分不断蒸发,氯化钠等盐结晶析出。
(3)海水晒盐的流程
氯碱工业:
(1)食盐水的精制
(2)电极反应
阴极:
阳极:
总反应::
(3)主要设备
离子交换膜电解槽一一阳极用金属钛(表面涂有钛、钉氧化物层)制成,阴极用碳钢(覆有镍镀层)制成。阳离子膜具有选择透过性,只允许Na+透过,而Cl-、 OH一和气体不能透过。
(4)产品及用途
烧碱:可用于造纸、玻璃、肥皂等工业
氯气:可用于制农药、有机合成、氯化物的合成
氢气:可用于金属冶炼、有机合成、盐酸的制取
海水提溴:
(1)氯化
氯化氧化溴离子,在pH=3.5的酸性条件下效果最好,所以在氯化之前要将海水酸化。
(2)吹出
当海水中的Br一被氧化成Br2以后,用空气将其吹出。另外,也可以用水蒸气,使溴和水蒸气一起蒸出。
(3)吸收
目前比较多的是用二氧化硫作还原剂,使溴单质转化为HBr,再用氯气将其氧化得到溴产品。化学方程式如下:
海水提镁:
(1)工艺流程
(2)主要化学反应
①制备石灰乳:
②沉淀
③制备
从海水中提取重水:
提取重水的方法:蒸馏法、电解法、化学交换法、吸附法等。常用方法:化学交换法(硫化氢一水双温交换法)
铀和重水目前是核能开发中的重要原料,从海水中提取铀和重水对一个国家来说具有战略意义,化学在开发海洋药物方面也将发挥越来越大的作用。潮汐能、波浪能也是越来越受到重视的新型能源。
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