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怎样制取三大强酸?

来源:www.dbkyw.com   时间:2023-04-19 12:38   点击:189  编辑:admin   手机版

一、怎样制取三大强酸?

三大强酸的工业制法:

一、盐酸:

1.初始原料是精制饱和食盐水,即氯碱工业:2NaCl+2H2O=电解=2NaOH+H2↑+Cl2↑;

2.然后使氯气在装有氢气的合成塔中与氢气反应:H2+Cl2=点燃=2HCl,再溶于水就可以了。

二、硫酸:

1.合成硫酸需要二氧化硫,二氧化硫主要有两个来源——硫磺和黄铁矿,反应如下:S+O2=点燃=SO2;4FeS2+11O2=高温=2Fe2O3+8SO2;

2.二氧化硫的催化氧化:2SO2+O2=V2O5/加热=2SO3

3.最后将三氧化硫用98%的浓硫酸吸收获得发烟硫酸,将发烟硫酸稀释又获得更多浓硫酸:SO3+H2O=H2SO4

4.古代生产硫酸用的是绿矾:2FeSO4·7H2O=高温=Fe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O↑,然后将分解出的混合气体收集冷却就行了。

三、硝酸:

1.先合成氨:N2+3H2=Fe/加热=2NH3;

2.将氨气氧化:4NH3+5O2=Pt,Rh/加热=4NO+6H2O;

3.继续氧化:2NO+O2=2NO2;

4.溶于水:3NO2+H2O=2HNO3+NO;

浓硝酸还需要去除水分。

二、以硫铁矿烧渣(含有氧化铁和少量硫化亚铁、二氧化硅等)为原料制备聚铁{可表示为Fe 2 (OH) n (SO 4 ) 3-n

(1)4FeS+3O 2 +12H + =4Fe 3 + +6H 2 O+4S

(2)燃烧产物SO 2 会造成环境污染      2:1

(3)铁粉  使Fe 3+ 还原为Fe 2+

(4)增大

(5)促进Fe 3+ 水解。又不至于Fe 3+ 完全水解生成氢氧化铁胶体

(6)2FeSO 4 +H 2 O 2 +(1-n/2)H 2 SO 4 =Fe 2 (OH)n(SO 4 ) 3 -n/2 +(2-n)H 2 O

试题分析:(1)氧化还原反应的特征是元素的化合价的升降。发生的反应中属于氧化还原反应的为:4FeS+3O 2 +12H + =4Fe 3 + +6H 2 O+4S。

(2)在固体W中含有S、SiO 2 ,在灼烧时S被氧化为SO 2 而逸出,导致环境污染。在反应3S+6KOH 2K 2 S+K 2 SO 3 +3H 2 O中,S既作氧化剂,也作还原剂,其中2个S作氧化剂,1个S作还原剂。所以该反应的氧化剂与还原剂质量之比为2:1。

(3)溶液X为Fe(SO 4 ) 3 ,向其中加入Fe粉使硫酸铁还原为硫酸亚铁,然后蒸发、结晶得到绿矾。

(4)操作⑤是使溶液pH增大以抑制Fe 3+ 的水解。

(5)操作⑥控制温度为70 -80℃的目的是促进Fe 3+ 水解,而又不至于Fe 3+ 完全水解生成氢氧化铁胶体。

(6)双氧水在酸性环境(硫酸)中是一种强氧化剂,可以将硫酸亚铁氧化成三价铁,制得Fe 2 (OH) n (SO 4 ) 3-n/2 。根据电子守恒和质量守恒定律可得反应的化学方程式为2FeSO 4 +H 2 O 2 +(1-n/2)H 2 SO 4 =Fe 2 (OH)n(SO 4 ) 3 -n/2 +(2-n)H 2 O。

三、工业上用硫铁矿来制取硫酸,绿矾和氢氧化铁等产品,主要流程如下

(1)方法Ⅰ生成硫酸钡沉淀,经过滤、洗涤、干燥后用天平称得硫酸钡的质量,根据S元素守恒可计算硫铁矿中FeS2含量,方法Ⅱ生成氢氧化铁,经过滤、洗涤后在坩埚中加热分解生成氧化铁,用天平称量氧化铁的质量,根据铁元素守恒硫铁矿中FeS2含量,故答案为:过滤;洗涤;干燥;坩埚、酒精灯;天平;(2)判断溶液中SO42-离子是否沉淀完全,可取上层清液滴加BaCl2溶液,若无白色沉淀生成,说明SO42-沉淀完全,故答案为:取上层清液滴加BaCl2溶液,若无白色沉淀生成,说明SO42-沉淀完全;(3)配制一定物质的量浓度的溶液应在容量瓶中配制,不能用烧杯,难以摇匀,并有较大误差,托盘天平只能精确到0.1,滴定管用蒸馏水洗涤后还应用标准液润洗,否则会导致标准液浓度降低,故答案为:A、B、D;(4)用方法Ⅱ分析矿石中的Fe含量,发现测定结果总是偏高,说明最后称量的固体的质量偏大,如洗涤不充分、灼烧不充分都会引起固体质量偏大,原因可能有Fe(OH)3沉淀表面积大,易吸附杂质;过滤洗涤时未充分将吸附的杂质洗去;或Fe(OH)3灼烧不充分,未完全转化为Fe2O3;故答案为:①Fe(OH)3沉淀表面积大,易吸附杂质;②过滤洗涤时未充分将吸附的杂质洗去;③Fe(OH)3灼烧不充分,未完全转化为Fe2O3;(5)利用关系式法计算:设FeS2的质量为m,

FeS2~2BaSO4

120

466

m

4.66g120466=m4.66g,得m=1.2g,则该矿石中FeS2的质量分数是1.2g1.6g×100%=75.0%,故答案为:75.0%.

四、工业上以硫铁矿为原料制硫酸所产生的尾气除了含有N2、O2外,还含有SO2,微量的SO3和酸雾.为了保护环境,

(1)工业上制硫酸的主要反应如下:4FeS2+11O2T2Fe2O3+8SO2(在沸腾炉中反应);2SO2+O2

催化剂

.

2SO3(在接触室内反应);SO3+H2OTH2SO4(在吸收塔内反应);

故答案为:沸腾炉;4FeS2+11O2

 高温 

.

 

2Fe2O3+8SO2;

(2)将尾气通入氨水中,尾气中的SO2与氨水反应,氨水少量时:SO2+NH3?H2O=NH4HSO3;氨水过量时:SO2+2NH3?H2O=(NH4)2SO3+H2O,生成的盐中硫的化合价为+4价,遇氧化剂氧气能升高到+6价.故答案为:2(NH4)2SO3+O2T2(NH4)2SO4或2NH4HSO3+O2T2NH4HSO4;

(3)A、二氧化硫和氢氧化钠溶液反应生成的亚硫酸钠溶液中亚硫酸根离子水解显碱性,故A不符合;

B、KMnO4溶液、稀H2SO4 与二氧化硫反应的方程式为:5SO2+2MnO4-+2H2O=2Mn2++4H++5SO42-,二氧化硫气体和高锰酸钾反应,高锰酸钾溶液紫红色褪去,故B符合;

C、碘与二氧化硫发生氧化还原的方程式为:SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI,碘消耗完,淀粉因没有碘单质不再显蓝色,故C符合;

D、氨水、酚酞试液,氨水和二氧化硫反应生成亚硫酸铵,亚硫酸铵和二氧化硫和水又能反应生成亚硫酸氢铵,有两步反应,所以无法准确测定尾气中SO2含量,故D不符合;

故答案为:BC.

(4)a、石灰乳是随处都很容易得到对于污水,我们的目的只是消除有害物质,所以成本是优先考虑,故a正确;

b、废渣用来造水泥、炼铁,废渣的主要是铁的氧化物和一些硅酸盐,可以用来炼铁,制水泥,故b正确;

c、设置“废热”锅炉产生蒸气来供热或发电,减少资源浪费,变废为宝,资源合理利用,故c正确;

故选abc;

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