高中化學知識點:工業(yè)生產其他物質(工業(yè)制備碳酸鋰,硫酸鋇等化

編輯: 逍遙路 關鍵詞: 高中化學 來源: 高中學習網
化工生產過程中的基本問題:

1.確定化工生產的最佳過程
確定化工生產反應原理與過程的一般方法:對于某一具體的化工產品,研究生產過程要從產品的化學組成和性質考慮,來確定原料和生產路線。
①分析產品的化學組成,據(jù)此確定生產產品的主要原料;
②分析產品與生產原料之間關鍵元素的性質,確定主要生產步驟;
③分析生產原料的性質.確定反應原理。
2.選擇化工生產的最佳原料
選擇原料首先要考慮化學反應原理,此外還要考慮廠址選擇、原料供應、能源供應、工業(yè)用水供應、產品存儲、產品運輸、產品預處理成本、環(huán)境保護等。
3.控制最佳化學反應條件
控制反應條件是取得化工生產最佳綜合效益的重要環(huán)節(jié)之一?刂品磻獥l件要應用化學反應速率理論和化學平衡原理,結合具體化學反應的特點以及生產技術和設備條件、能源消耗等,控制最佳化學反應速率和反應物的平衡轉化率。
4.科學治理工業(yè)“三廢”
“三廢”主要是指廢氣、廢液和廢渣。治理“三廢” 首先要從設計生產工藝與選擇原料做起,即從源頭上解決問題;其次是把好排放關,對排出的“三廢”的處理,要盡最大努力使其資源化,最低要求是無害化。
5.充分利用“廢熱”
通過熱交換或其他方式利用化學反應所放出的熱量。

硫代硫酸鈉的工業(yè)制法:

(1)亞硫酸鈉 
將純堿溶解后,與(硫磺燃燒生成的)二氧化硫作用生成亞硫酸鈉,再加入硫磺沸騰反應,經過濾、濃縮、結晶,制得硫代硫酸鈉。  
Na2CO3+SO2==Na2SO3+CO2   Na2SO3+S+5H2O==Na2S2O3?5H2O   
(2)硫化堿法 
利用硫化堿蒸發(fā)殘渣、硫化鋇廢水中的碳酸鈉和硫化鈉與硫磺廢氣中的二氧化硫反應,經吸硫、蒸發(fā)、結晶,制得硫代硫酸鈉!
2Na2S+Na2CO3+4SO2==3Na2S2O3+CO2   
(3)氧化、亞硫酸鈉和重結晶法 
由含硫化鈉、亞硫酸鈉和燒堿的液體經加硫、氧化;亞硫酸氫鈉經加硫及粗制硫代硫酸鈉重結晶三者所得硫代硫酸鈉混合、濃縮、結晶,制得硫代硫酸鈉! 
2Na2S+2S+3O2==2Na2S2O3   Na2SO3+S==Na2S2O3   
(4)重結晶法 
將粗制硫代硫酸鈉晶體溶解(或用粗制硫代硫酸鈉溶液),經除雜,濃縮、結晶,制得硫代硫酸鈉。
砷堿法凈化氣體副產 利用焦爐煤氣砷堿法脫硫過程中的下腳(含Na2S2O3),經吸濾、濃縮、結晶后,制得硫代硫酸鈉。

高錳酸鉀的工業(yè)制法:

工業(yè)上利用二氧化錳制備高錳酸鉀,其步驟是
(1)二氧化錳與氫氧化鉀共熔并通入氧氣:2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O
(2)電解錳酸鉀溶液:2K2MnO4+2H2O2KMnO4+H2↑+2KOH
高錳酸鉀常見的制備方法有以下兩礦石中取得的二氧化錳和氫氧化鉀在空氣中或混合硝酸鉀(提供氧氣)加熱,產生錳酸鉀,再于堿性溶液中與氧化劑進行電解氧化得到高錳酸鉀! 2MnO2+4KOH+O2→2K2MnO4+2H2O   2K2MnO4+Cl2→2KMnO4+2KCl   
也可以用MnSO4在酸性環(huán)境中和二氧化鉛(PbO2)或鉍酸鈉(NaBiO3)等強氧化劑反應產生。此反應也用于檢驗二價錳離子的存在,因為高錳酸鉀的顏色明顯種:
①法一:以MnO2(軟錳礦)為原料制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
這種制備方法的最高產率為66.7% 法
②電解法:陽極:2MnO42--2e-→2MnO4- 陰極:2H2O+2e-→H2↑+2OH- 總電解反應方程式為2K2MnO4+2H2O→2KMnO4+2KOH+H2
理論產率可達100%

純硅的制。

工業(yè)上在電爐內,用硅石和碳反應得粗硅和一氧化碳,然后用粗硅和氯氣反應得四氯化硅,再用四氯化硅和氫氣反應的純硅和氯化氫,這樣就完成硅的制造。(第一步完全相同,第二部有三種方法,工業(yè)上用的的是西門子的方法,其他兩種不常見。)反應方程式
(1)石英制硅(冶金級),這一步是粗硅制取硅商業(yè)上是由高純度的石英砂和木頭,焦炭和煤使用碳棒電極在電弧爐中制得。在高于1900°C的溫度下,依照下列方程式碳把石英砂還原成硅: SiO2+C→Si+CO2. SiO2+2C→Si+2CO. 這一過程所的硅稱為冶金級硅。純度為98%-99%。另外,硅制備辦法還有熔鹽電解法,即電解熔解的二氧化硅。
(2)高純硅的制備在制備高純硅之前,需要把粗硅轉化成三氯化氫硅(300°C): Si+3HCl→HSiCl3+H2 接著,通過精餾使SiHCl3與其它氯化物分離,經過精餾的SiHCl3,其雜質水平可低于10-10%的電子級硅要求。然后,提純后的SiHCl3通過CVD原理在1150°C下制備出多晶硅粉。2HSiCl3→Si+2HCl+SiCl4.



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