九化学工业化学环境化学治理

62九、化学工业、化学环境、化学治理1.X的蒸汽密度是同温下空气密度的5.9倍，所以X的分子量为171.1。由于X与水激烈反应，这种性质只属于Na，K等碱金属、活泼非金属F2与TiCl4，SiCl4等极易水解化合物，由于X是化合物，所以X只能从易水解的化合物中选择。=28.09+35.45×4＝169.89～171.1，故(1)X的化学式为SiCl4(2)Y的化学式为SiO2，因为(3)Z的化学式为Si(NH2)4：(4)G的化学式为Si3N4：(5)耐磨材料，耐高温材料。因为Si3N4是原子晶体，且Si—N的键能高，键长短，故晶体的熔点高，硬度大。2.(1)[1]中：（从题目的“硫磺回收”信息中指导方程式书写）[2]中：（从题目的“海绵状铜、镉回收”说明[1]中CuS、CdS在氧化剂MnO2的作用下形成Cu2+、Cd2+和S沉淀。为什么必须用Zn作还原剂？由于最后的电解产物是Zn，若加入其他金属作还原剂，会在反应体系引入杂质。）[3]中：为了使Fe2+全部转化成Fe3+，加热彻底水解，所以必须加入氧化剂，最佳选择当然是MnO2。Fe2+来源：为了促进Fe3+，Al3+离子水解，加入易水解的阴离子，实现双水解，所以加入的C物质为MnCO3，ZnCO3。4SiClM22444222444222442432224MnO+ZnS+2HSOS+MnSO+ZnSO+2HOMnO+CuS+2HSOS+MnSO+CuSO+2HO3MnO+2FeS+6HSO2S+3MnSO+Fe(SO)+6HOMnO+CdS+2HSO44223242432S+CdSO+MnSO+2HOAlO+3HSOAl(SO)+3HO4444Zn+CuSOZnSO+Cu,Zn+CdSOZnSO+Cd242442432MnO+2FeSO+2HSOMnSO+Fe(SO)+2HO3243243232432432324324323MnCO+Al(SO)+3HO3MnSO+2Al(OH)+3CO3ZnCO+Al(SO)+3HO3ZnSO+2Al(OH)+3CO3MnCO+Fe(SO)+3HO3MnSO+2Fe(OH)+3CO243433Si(NH)SiN+8NH4324SiCl+4NHSi(NH)+4HCl4222SiCl+(+2)HOSiOHO+4HClnn243424343Zn+Fe(SO)3ZnSO+2Fe,Fe+Fe(SO)3FeSO63电解[4]中：[5]中(2)(3)从环保角度来看：无SO2对大气的污染，无高温焙烧引起的热污染；从能耗角度来看：不用高温，可以大大节约燃料。在新工艺中，电解过程中阴、阳两极均为目标产物生成，较传统工艺电解利用率高。3.(1)加入稀盐酸（适量）可以溶解一定量的Cr2O3，形成Cr3+(aq)而使Cr2O3沉淀成为胶核，该胶核吸附与其结构相似的Cr3+离子而成为带正电荷的胶团，制备成稳定的Cr2O3·xH2O的水溶胶。盐酸加多了，Cr3+(aq)过剩，Cr2O3·xH2O水溶胶减少；盐酸加少了，Cr3+(aq)不足，以致Cr3+不足以把Cr2O3胶核表面包裹住，Cr2O3溶胶不稳定，易聚沉。仍然有许多Cr2O3沉淀存在，也减少了Cr2O3水溶胶的产量。(2)由于Cr2O3水溶胶表面吸附了Cr3+离子，胶粒带正电荷，由于同性电荷互相排斥而使Cr2O3水溶胶稳定存在。(3)Cr2O3·xH2O/Cr3+/—憎水基团(4)从（3）中可知，带电“胶粒”被DBS包覆后带上了憎水基团，可以把三氧化二铬水溶胶带入有机相中而萃取出来。萃取的目的是消除水相中无机离子的杂质，纯化三氧化二铬水溶胶。(5)DBS直接排入水体中，在降解过程中会消耗水中的氧气，使水质变坏，DBS是表面活性剂，它易于形成泡沫，覆盖于水面，使水中的溶解氧减少，危及水中生物的生存等。DBS降解的最终产物是CO2和Na2SO4。2343242342223242234324NaCO+ZnSOZnCO+NaSO2NaCO+2ZnSO+HOZn(OH)CO+NaSOCONaCO+MnSOMnCO+NaSO或442432434444332244424A:MnSOZnSOFe(SO)Al(SO)CuSOCdSOaqB:MnSOZnSOC:MnCOZnCOD:ZnE:MnOF:HSOMnSOZnSOG:NaSO、、、、、（）和的混合溶液和的混合物粉、、溶液溶液442224MnSO+ZnSO+2HOMnO+2HSO+Zn324324323ZnCO+Fe(SO)+3HO3ZnSO+2Fe(OH)+3CO644.(1)清洗铁渣对提高钯回收率十分必要。这是因为生成的Fe(OH)3沉淀是一种凝聚剂，其絮状沉淀对[Pd(NH3)4]2+有吸附作用，故在一定温度下用氨水除铁。(2)(3)在70～75℃，利于Fe(OH)3聚沉，pH＝8.5～9，保持NH3在溶液中不挥发，氨水必须过量，使铁、钯更好地分离。用SCN–离子鉴别。若溶液呈无色，则无Fe3+离子。(4)在550℃条件下，使[Pd(NH3)4]Cl2脱氨分解成粉末状PdCl2。5.(1)甲醇的作用是1.作还原剂，2.把SO2还原成S2O42–，作溶剂，降低保险粉在水中的溶解度，因为水中加入甲醇会降低水溶剂的极性，而保险粉是离子性很强的盐类，故可以从溶剂中析出，从而起到从反应体系中很方便分离的目的。(2)（a）322332Pd+HNO+3HClPdCl+NOCl+2HO2Fe+3HNO+9HCl2FeCl+3NOCl+6HOHCOOHNaOH+H2O++2SO2+NaOHNa2S2O4+CO+H2OHCOONaHCOONa65还原产物不应改变染料的基本碳架，否则难以回复原结构。还原产物应是水溶性的，因此还原反应是把原结构的羰基还原成羟基，并因反应在碱性溶液中进行而呈阴离子，故有水溶性。（b）染料是电中性的有机分子，难溶于水，而还原产物是钠盐，易溶于水。还原产物分子容易通过水分子的运动均匀地分布到织物纤维表面，排开织物表面的水分子，并通过氢键和范德华力，与棉纤维分子结合（纤维中本来就存在大量氢键），同时高极性的亲水基团C—O–，则朝向水相，而不溶的染料原形分子不能均匀地分散到织物表面。（c）还原产物可溶于水，若不回复到难溶的染料原形，织物经水洗涤就容易褪色；更重要的是还原产物从结构上看已无原染料的共轭结构，是无色或接近无色的，而染料原形的结构里有很大的共轭结构，呈蓝色，所以最后必须把反应产物回复到染料原来的形态。织物经漂洗后在（弱）酸性溶液中用氧化剂即可把染料回复到原来的结构。(3)(4)_(5)可以用CO、H2或Na（Na汞齐）等还原剂。6.(1)(2)H2CO3的酸性强于H4SiO4，较强的酸可以把弱酸从其盐中置换出来；(3)Al是取代聚硅酸结构中某些硅原子以Al―O―Si键结合在聚硅酸盐结构中的，所以Al不会象Na、K、Mg那样溶出。(4)[Na+]=1.52×10―4mol·dm―3；[Ca2+]=0.60×10―4mol·dm―3；[Mg2+]=0.45×10―4mol·dm―3；[K+]=0.35×10―4mol·dm―3；[HCO3―]=3.05×10―4mol·dm―3；[SO42―]=0.26×10―4mol·dm―3；[Cl―]=0.40×10―4mol·dm―3；[H4SiO4]=1.90×10―4mol·dm―3；+43243324322324332+243243324323BH+8HSO+5H4HSO+HBO+5HOBH+3HSO+5HSO4HSO+HBO+5HOBH+8HSO+H4SO+HBO+5HOBH+7HSO+HSO-----------或或或2243324SO+HBO+5HO-22242423332CrO+3SO+4HO2Cr(OH)+4SO+2HSO----38232+322544433102232+2+32254440.50.51.52KAlSiO+2HCO+9HO2K+2HCO+AlSiO(OH)+4HSiO2KMgAlSiO(OH)+14HCO+HO2K+6Mg+14HCO+AlSiO(OH)+4HSiO4NaCaAlS--2.58232+2+3225444iO+6HCO+11HO2Na+2Ca+6HCO+3AlSiO(OH)+4HSiO-667.(1)(2)废液呈强酸性，会使排入废水中的水体的pH明显降低；废液中的Fe2+易被水中氧气氧化成Fe3+，大大降低水中的溶存氧；废液中肯定存在溶于硫酸的重金属离子，它们对水中生物有毒性。(3)可以加入廉价的CaCO3来中和废液中的硫酸，还可以使重离子形成难溶的碳酸盐沉淀而除去。(4)TiO2+2Cl2+CTiCl4+CO2或TiO2+2Cl2+2C=TiCl4TiCl4+O2TiO2+2Cl2硫酸法氯化法a.工艺简单，技术要求较低工艺复杂，设备、技术要求高b.使用低品位的FeTiO3（钛铁矿）使用高品位的TiO2（金红石）c.只能间歇生产能够连续生产d.排出大量废液、废料只有少量废料，无废液e.废硫酸难以再循环使用，因为废硫酸中含杂质越来越多，纯化成本太大氯气可以循环使用8．工业上生产NaOH，是通过电解NaCl(aq)实现的。在电解池中阳极：2Cl––2eCl2，阴极：2H++2eH2。对于特点①的NaOH中，NaCl少：因为阳离子交换膜只允许阳离子通过，而Cl–和OH–都不能通过，这样阳极区的Na+可迁移到阴极区，Cl–不能迁移到阴极区，所以阴极区中NaCl就极少，产品纯度就大大提高，当然Cl2更不能通过阳离子交换膜，所以NaOH产品中NaClO3更少。因为不能发生6OH(热)+3Cl2ClO3–+5Cl–+3H2O的歧化反应。对于特点②中，得高浓度的烧碱液反而降低用于蒸发浓缩的能耗：因为在阳离子交换膜法的阴极室中，NaOH(aq)的浓度随着电解的进行而增大，副反应几乎没有，只是随着NaOH(aq)浓度的增大，[H+]减小，在必要时可取出产品溶液，再加入水取代之，因而可得较高浓度的产品，降低浓缩所需的能耗。对于特点③中，要求高纯度的NaCl电解液（即杂质阳离子浓度小于0.1ppm）：由于Ca2+、Mg2+离子都可以通过阳离子交换膜到达阴极区，它们与阴极区OH–离子形成Ca(OH)2和Mg(OH)2沉淀而堵塞了阳离子交换膜，影响膜性能的发挥，必须清洗交换膜，导致生产中断而不能连续生产。对于隔膜法：由于阳、阴离子都可以通过隔膜，只是Cl2不能通过隔3244424222242222FeTiO+2HSOTiOSO+FeSO+2HOTiOSO++1HOTiOHO+HSOTiOHOTiOHOnnnn硫酸煮沸：加水分解（水解）：煅烧：（）67电解电解膜，所以Cl–可以到达阴极区，造成NaOH产品中有更多NaCl，阴极区的OH–离子透过隔膜到达阳极区，与Cl2反应：6OH–(热)+3Cl2ClO3–+5Cl–+3H2O。正是由于隔膜法使阴极区有大量Cl–离子通过，造成NaOH浓度越高，NaCl含量也越大。所以当NaOH浓度达到10％时，必须取出产品，然后再浓缩，消耗能量大。9．（1）（2）在高空的O3层边缘上，CFCl3和CF2Cl2受到200nm紫外线照射，分解放出Cl原子，促进O3的分解：（3）因为燃料燃烧时尾气中有NO，而超高超音速运输机飞在O3层下边缘，使得NO促进O3分解：10．(1)(2)(3)不能再次加厚，因为K3[Fe(CN)6]氧化不了Ag2S和PbS，但能够再次减薄，显然K3[Fe(CN)6]可以再次氧化底片上的银，Na2S2O3能溶解Ag4[Fe(CN)6]。11．(1)3222O+NONO+OO+NONO+ONO32O+O2OCl32O+O2OUV32UV222Cl32CFCl(g)CFCl(g)+Cl(g)CFCl(g)CFCl(g)+Cl(g)O(g)+O(g)2O(g)23NO32N(g)+O(g)2NO(g)+O(g)O(g)+O(g)2O(g)364646