热化学方程式:
1.定义表示反应所放出或吸收热量的化学方程式,叫做热化学方程式。
2.表示意义不仅表明了化学反应中的物质变化,也表明厂化学反应中的能量变化。例如:
:
,表示在25℃、101kPa下,2molH2(g)和1mol O2(g)完全反应生成2molH2O(l)时要释放571.6kJ 的能量。
热化学反应方程式的书写:
热化学方程式与普通化学方程式相比,在书写时除厂要遵守书写化学方程式的要求外还应注意以下问题:
1.注意△H的符号和单位 △H只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式的右边。若为放热反应,△H为“-”;若为吸热反应,△H为“+”。△H的单位一般为kJ/moJ。
2.注意反应条件反衄热△H与测定条件(温度、压强等)有关。因此书写热化学方程式时应注明△H的测定条件。绝大多数△H是是25℃、101kPa下测定的,此条件下进行的反应可不注明温度和压强。
3.注意物质的聚集状态反应物和生成物的聚集状态不同,反应热△H不同。因此,必须注明物质的聚集状态才能完整地体现出热化学方程式的意义。气体用“g”,液体用:l“,固体用“s”,溶液用“aq”。
4.注意热化学方程式的化学计量数
(1)热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量,并不表示物质的分子数或原子数,因此化学计量数可以是整数,也可以是分数。
(2)热化学方程式中的反应热表示反应已完成时的热量变化,由于△H与反应完成的量有关,所以方程式中化学式前面的化学计量数必须与△H相对应,如果化学计量数加倍,则△H也要加倍。当反应逆向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。
水解方程式:
1、定义:表示盐水解的式子。
2、书写水解方程式的注意事项:
(1)找出盐类组成中会发生水解的离子(弱酸阴离子或弱碱阳离子),直接写出盐类水解的离子方程式。
(2)盐类的水解反应是中和反应的逆反应,中和反应的程度很大,水解反应的程度很小,故写盐类的水解反应方程式或离子方程式时,一般不写“=”而写“
”。
(3)一般盐类水解的程度很小,水解产物也少,通常不生成沉淀或气体,也不发生分解。在书写盐类水解的离子方程式时一般不标“↑”或“↓”,也不把生成物(如NH
3·H
2O、H
2CO
3)写成其分解产物的形式。
(4)多元弱酸的盐中弱酸根离子分步水解,第一步比较容易发生,第二步比第一步难。水解时以第一步为主。多元弱酸的水解反应式应分步书写,而多元弱碱的水解反应不分步书写。
(5)某些盐溶液在混合时,由于一种盐的阳离子和另一种盐的阴离子都能发生水解,水解后溶液的性质相反,它们在一起时就能相互促进对方的水解,使两种离子的水解趋于完全。称为双水解。如:铝盐和碳酸盐混合:
,双水解反应中如果有复分解反应的条件(沉淀、气体、水等生成),则反应比较完全。书写时一般用“=”,标“↑”或“↓”。
盐类水解方程式的书写:
一般来说,盐类水解的程度不大,应该用可逆号“”表示,盐类水解一般不会产生沉淀和气体,所以不用“↑”“↓”符号表示。
1.一元弱酸的强碱盐和一元弱碱的强酸盐的水解。
2.多元弱酸的强碱盐的水解是分步进行的,不能合并,以第一步为主。
3.多元弱碱的强酸盐的水解。
4.弱酸的铵盐的水解。
5.完全双水解的离子间的反应用“==”表示,标明“↑”“↓”符号。如
电解池:
(1)电解:使电流通过电解质溶液且在阴、阳极两极引起氧化还原反应的过程叫电解。
(2)装置:电解池(电解槽)
(3)特点:将电能转化为化学能。
形成条件:①与电源相连的两个电极,②电解质溶液或熔融电解质,③形成闭合回路
(4)阴离子放电顺序:S
2->I
->Br
->Cl
->OH
->SO
42->NO
3->F
- 阳离子放电顺序:Ag
+>Hg
2+>Fe
3+>Cu
2+>H
+>Pb
2+>Sn
2+>Fe
2+>Zn
2+>Al
3+>Mg
2+>Na
+>Ca
2+>K
+
(5)电解时溶液pH值的变化规律电解质溶液在电解过程中,有时溶液pH值会发生变化。判断电解质溶液的pH值变化,有时可以从电解产物上去看。
①若电解时阴极上产生H
2(消耗H
+),阳极上无O
2产生,电解后溶液pH值增大;
②若阴极上无H
2,阳极上产生O
2,则电解后溶液pH值减小;
③若阴极上有H
2,阳极上有O
2,且(相当于电解水),则有三种情况:
a如果原溶液为中性溶液,则电解后pH值不变;
b如果原溶液是酸溶液,则pH值变小;
c如果原溶液为碱溶液,则pH值变大;
④若阴极上无H
2,阳极上无O
2产生,电解后溶液的pH可能也会发生变化。如电解CuCl
2溶液(CuCl
2溶液由于Cu
2+水解显酸性),一旦CuCl
2全部电解完,pH值会变大,成中性溶液。
(6)电解反应类型:从参加反应的物质来分电解反应可分成五类:
①H
2O型:实质是电解水。如电解硝酸钠、氢氧化钠、硫酸等溶液。
②溶质型:溶质所电离出来的离子发生氧化还原,如电解氯化铜、溴化氢等溶液。
③硫酸铜溶液型:电解产物是金属、氧气与酸。如电解硫酸铜溶液生成单质铜、氧气和硫酸,电解硝酸银溶液时生成单质银、氧气和硝酸。
④氯化钠溶液型:电解产物是非金属单质、氢气与碱。如电解氯化钠溶液时生成氯气、氢气和氢氧化钠,电解溴化钾溶液时生成溴单质、氢气和氢氧化钾。
⑤电镀型:镀层金属作阳极,阳极反应是:M-ne
-=Mn
+,镀件作阴极,阴极反应是:Mn
++ne
-=M。(电解精炼与电镀,实质上是相同的)
原电池、电解池、电镀池的比较:
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.