碱式硫酸铁Fe(OH)SO4对水中的悬浮物、有机物、硫化物、重金属等都能絮凝,工业上常用硫酸亚铁法制备,
(1)可通过升高温度提高硫酸亚铁的溶解度,或通过搅拌加速溶解,延长溶解时间使更多硫酸亚铁溶解;
故答案为:适当升温、充分搅拌;延长溶解时间;
(2)Fe3+沉淀完全时的pH=3.1,若酸度太低,碱性增强,易生成氢氧化铁沉淀;若加入硫酸过大,氢离子浓度增大,会中和Fe(OH)SO4电离的氢氧根离子,
Fe(OH)SO4?Fe2++2OH-+SO42-,使电离平衡向右移动,不利于碱式硫酸铁的生成;
故答案为:Fe(OH)3沉淀;过量的硫酸与Fe(OH)SO4电离出来的OH-中和,使电离平衡向右移动;
(3)亚硝酸根在酸溶液中氧化亚铁离子为铁离子,本身被还原为NO气体,依据氧化还原反应电子守恒和电荷守恒,原子守恒写出反应的离子方程式为:
Fe2++NO2-+SO42-+H+=Fe(OH)SO4+NO↑;
故答案为:Fe2++NO2-+SO42-+H+=Fe(OH)SO4+NO↑;
(4)母液经蒸发浓缩至溶液表面刚出现薄层的结晶为止,冷却结晶,得到碱式硫酸铁;
故答案为:蒸发浓缩;冷却结晶.
(1)这里调节PH是加入碱。当PH升到4.4向上时,铝已经完全沉淀了。但是注意,这是溶液中是没有铁离子的,有的是亚铁离子。所以铁元素全部在溶液中。至于搅拌这个你直接记住除了一些特殊场合,搅拌都是加快反应速率的。
(3)2Fe(OH)2 2+ + 2 H2O~~~~Fe2(OH)4 2+
+ 2 H+
7.下列说法正确的是 ( ) A.氢键、分子间作用力、离子键和共价键均为粒子间的作用力。
B.固体氨基酸,其晶体熔点较高,不易挥发,主要原因是存在分子间氢键。 C.太阳能热水器、沼气的利用、乙醇汽油都涉及生物质能的利用。
D.李比希燃烧法、钠熔法、铜丝燃烧法、纸层析法都是元素定性分析法。
8.下列说法错误的是 ( ) A.海带灼烧成灰烬后,加水煮沸2~3min并过滤,滤液中可以加入适量的H2O2来氧化I-。 B.纸层析法分离叶绿素a和叶绿素b时,若点样的斑点太大,则会导致色谱分离不清。 C.用MnO2作催化剂分解H2O2时,MnO2的用量会影响分解速率,而颗粒大小不会影响。 D.在Zn-Cu原电池中加入高锰酸钾、双氧水等强氧化剂,灯泡亮度增加且持续时间较长。
9.下列说法正确的是 ( ) A.NA代表阿伏加德罗常数,1molC4H10中含共价键数目为14NA。 B.某反应的△H=-88kJ·mol-1,则正反应活化能一定小于88kJ·mol-1。
C.在硝酸银溶液中滴加过量的NaCl溶液生成白色沉淀,继续滴加NaI溶液则有黄色沉淀生成,因为发生了Ag++I- = AgI↓。 D.恒温恒容下2NO2N2O4达到平衡后,再加入一定量的NO2,再次达平衡后,则NO2的转化率增加。
10.电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢的装置示意图如图(电解池中隔膜仅阻止气体通过,a、b极均为惰性电极)。下列说法正确的是 ( ) A.电解时,b极是阴极放出H2,发生氧化反应。
-
B.溶液中OH 逐渐向b极移动。 C.电解时,a极的电极反应式为:
---
CO(NH2)2+8OH-6e=CO32+N2↑+6H2O
D.若在b极产生标况下224mL氢气,则消耗尿素2g。 11.下列有关有机化合物的认识正确的是 ( ) A.纤维素、蔗糖、葡萄糖和脂肪在一定条件下都可发生水解反应。 B.用溴水即可鉴别苯酚溶液、2,4-己二烯和甲苯。 C.酸性条件下CH3CO18OC2H5的水解产物是CH3CO18OH和C2H5OH。 D.1mol八溴醚分子(结构如图)充分水解最多消耗8molNaOH。
12.下列说法中正确的是 ( )
-
A.0.2 mol/LCH3COOH溶液加水稀释,CH3COO— 数目增多,c(OH) 减少。
B.对于可逆反应,若改变条件使平衡右移,则到达新的平衡时的平衡常数K一定增大。 C.某亚硫酸溶液pH=4.3,则其一级电离平衡常数K1=1.0×10-8.60。 D.相同温度时,CH3COOH的电离平衡常数Ka与NH3·H2O的电离平衡常数Kb相等,所以NH4HCO3的水溶液呈碱性。
13.碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂,在医药上也可用于治疗消化性溃疡出血。工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁杂质)生产碱式硫酸铁的工艺流程如下:
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已知:部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
下列说法不正确的是 ( ) ...
A.加入少量NaHCO3的目的是调节pH,使溶液中的Al3+沉淀完全。 B.该工艺中“搅拌”的作用是加快反应速率。
C.在实际生产中,反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量,若参与反应的O2有11.2L(标准状况),则相当于节约NaNO2的物质的量为2mol。
D.根据我国质量标准,产品中不得含有Fe2+,为了确定所得产品中是否含有Fe2+,所加试剂的顺序是先加KSCN溶液,后加氯水。 26.(14分)现有A、B、C、D、E五种常见的短周期主族元素,原子序数依次递增,原子半径按A<D<C<B<E依次递增,B、C、D、E的简单离子具有相同的电子数, A、D可以形成共价化合物AD,B的气态氢化物与B的最高价氧化物对应的水化物可形成盐,E的简单离子半径是同周期中最小。请回答: (1)E元素在周期表中的位置____________,B2A4的电子式为 。
(2)A、B、C三种元素组成的两种物质B2A4和BC2反应生成无毒单质的结构式 。
(3)B2A4通过炽热黑色的粉末,黑色的粉末变为红色,且产物对大气无污染,其化学反应方程式: 。 (4)工业废水中的BC2— 可用E单质粉末在碱性条件下除去,已知此反应体系中含有EC2—,反应物BC2—和E物质的量之为1∶2,写出反应离子方程式_________________________________________________。 (5)已知A、B、C三种元素可组成离子化合物化学式为B2A4C2,其溶液显酸性,原因是_______________。 (6)某工业熔剂为由钠、D、E三种元素组成的化合物,D、E元素的比例决定了熔剂
硫铁矿烧渣一步法生产新型高效复合净水剂PISC?聚合硫酸铁生产厂家,1引言
采用混凝剂对工业废水和城市污水进行混凝处理,是水处理中最常用的方法之一,也是消除污染、的重要手段。无机混凝剂的发展,经历了从明矾、硫酸铝、硫酸亚铁、硫酸铁和三氯化铁等简单低无机盐混凝剂,到聚合氯化铝(PAC)
的发展过程。在现有的市售无机混凝剂中,以PAC的产销量最大,其次是PFS,聚硅酸盐类混凝剂由于其稳定性问题,仅在小范围内生产使用。由于现有无机混凝剂的生产原料和生产工艺方面的原因,造成产品成本较高,这使得水处理成本也相应偏高。因此,研究和开发工艺简单、成本更为低廉的新型水处理剂,一直是科研工作者的努力方向。采用硫铁矿烧渣等工业固体废弃物为原料,生产聚合铁类混凝剂,是降低混凝剂成本的一条重要途径,同时也是减少和消除固体废物污染和进行资源化处理的很好方法。
硫铁矿烧渣的组成成份较复杂,除主要成分三氧化二铁、四氧化三铁之外,还含有二氧化硅及其它元素,如铜、铝、铅、锌、镁、钙、砷等的氧化物,以及痕量的贵金元素等。硫铁矿的成矿方式不同、硫的品位不等、制酸工艺的差异,使得烧渣的理化性能、物态分布等存在着较大的差别。这些因素是烧渣综合利用的难点所在。大部分硫酸烧渣的铁含量一般在35%-55%的范围变动(也有铁含量高至65%左右的),利用硫铁矿烧渣制备净水剂,主要是利用其中的铁元素。
尽管用硫铁矿烧渣研制聚合铁类混凝剂已有不少的文献报道,但是能够采用一步法直接生产出成本低廉、性能稳定、并具有市场竞争力的固体工业化产品的成功实例,仍少见报道。在已有的文献中,大多以实验室的小试研究报道为主,且往往是研制液体聚合铁样品,较难形成成熟的具有广泛市场竞争力的工业化产品。原因在于硫铁矿烧渣与硫酸的酸溶反应时间长、有效成分溶出率偏低、中间产品游离酸含量高。这不仅使原料利用率低和成本较高,且中间产品的水解聚合过程困难,即使聚合了,所得液体聚合铁样品稳定性也较差,会在几天内出现碱式硫酸铁沉淀,从而大大影响产品的净水使用性能,有的甚至在较短时间内失效。这在很大程度上成为影响用硫铁矿烧渣制备高附加值聚合铁净水剂的原因。作者在过去工作的基础上
,以河南、广东、湖北、山东、辽宁等地硫酸厂排放的硫铁矿烧渣为主要原料,以其它固体废弃物为辅料,在前期研制液体复合聚铁的基础上,先后进行了一步法生产中试、生产和应用试验。本文的工作主要是在前期中试的基础上,所进行的PISC工业性生产及产品在废水处理中实际应用的结果。与市售PAC和PFS相比,PISC在生产成本和水处理效果上具有显著的优势。用硫铁矿烧渣一步法直接生产固体复合混凝剂PISC的工艺获得成功,为硫酸渣的资源化和综合利用,开辟了一条道,达到了“以废治废,变废为宝”的目的,具有重要的实际意义。
2新型复合聚铁生产工程
2.1工艺流程
2.1.1固体PISC-2的生产工艺
硫铁矿烧渣和少量粉煤灰等废渣中的有效成分,主要是铁、铝、镁、钙的氧化物,此外还有二氧化硅等成份。在一定的温度和压力下,采用ZR-08和强酸对上述废渣中的金属氧化物进行催化酸溶,得到铁铝镁等的硫酸盐(或氯化物)混合物;然后在一定温度下,使硫酸盐混合物在多功能助剂ZR-18作用下进行水解聚合、膨化凝固,直接得到固体的复合混凝剂PISC-2。在生产过程中无需经过蒸发和浓缩,即可一步法直接生产固体新型复合型混凝剂PISC-2。工艺流程如图1所示。
图1硫铁矿烧渣资源化生产复合聚铁净水剂工艺流程框图
2.1.2PISC-1的生产工艺
采用硫铁矿烧渣也可以生产新型复合聚铁净水剂液体产品PISC-1。这需要对经过催化酸溶后的反应液中的剩余渣进行固液分离,得到液体的PISC-1产品。
2.1.3PISC-3的生产工艺
在生产PISC-1液体产品的基础上,只需要对液体的PISC-1进行适当的后处理,即可得到固体的PISC-3产品。这些后处理包括蒸发浓缩、喷雾干燥等方法。采用喷雾干燥方法得到的PISC-3产品,性能优良,且该干燥方法比较节能。
2.1.4烧渣中黄金提炼工艺
当硫铁矿烧渣中含有贵金属(如含有黄金)时,需对经过催化酸溶后剩余的烧渣进行处理提炼黄金。如我国某些黄金冶炼厂就是采用含硫金精矿硫酸化焙烧渣,进行黄金冶炼的。对这些硫酸化焙烧渣(含金的硫铁矿烧渣)催化酸溶后,既可以生产净水剂PISC-1,同时又非常有利于烧渣中黄金的氰化浸取。经过催化酸溶后的含金烧渣中,由于烧渣中原有的氧化铁等氧化物被酸解溶出,余渣中的黄金含量大大提高,一般可以提高2~3倍,为后续的氰化浸金带来极大便利。这方面的试验已经在某黄金冶炼厂进行的中试和放大。
氰化浸金后所得的氰化浸金贵液,采用自主研发的溶剂萃取法,对氰化浸金液中的金氰络离子进行分离富集,之后直接进入电沉积金工艺。与现有的锌粉还原置换或炭浆吸附等冗长工艺相比,该溶剂萃取新方法具有节能、高效、快速等特点。
图1中有关的“含金渣提金”和“萃取富集金”等工艺,将另文报道。图1中所列三种净水剂的质量技术指标见表1所示。
表1新型高效复合聚合硫酸铁净水剂产品的质量技术指标
20
---
8-20
2-3
0.2
0.1
土黄白色固体
2.2催化酸溶反应
在催化酸溶反应速度和铁铝的溶出率除了与反应时间、反应温度和酸浓度有关外,添加助溶催化剂ZR-08是反应顺利进行和提高溶出率的关键因素。生产试验结果表明,压力和温度越高和酸浓度越大,在相同的反应时间内,溶出率就越大。但在一定压力、温度和时间条件下,必须优选适宜的酸浓度和添加适量的ZR-08,以反应既有较高的溶出率,又使所得中间产品中有尽量少的游离酸,从而利于后续的聚合、膨化和凝固。结果表明,酸溶反应过程中,铁铝等有效成份的溶出率达到96%,游离酸含量小于1%。
2.3水解聚合与膨化凝固
该水解聚合和膨化凝固过程是得到固体产品的关键步骤。催化酸溶后的中间产品中因含有一定量的游离酸,为得到使用性能良好和具有适宜碱基度的产品,必须进行水解聚合,以利于后续的产品固化。生产中所选择的多功能助剂ZJ-18,不仅具有增加产品碱基度的功能,同时也使产品在降温放料后能够自动进行膨化凝固,并最终得到固体产品。整个过程无需蒸发浓缩,节能省耗。
该工艺所得固体产品PISC-2的碱基度,可在一定的范围内按使用要求调节,性能稳定,贮运方便。产品技术指标见表1中的PISC-2。另外,也可以根据生产要求按照流程框图中的工艺,生产另外二种净水剂PISC-1液体产品和PISC-3固体产品。
3生产PISC净水剂对硫铁矿烧渣的基本要求
采用硫铁矿烧渣为主要原料生产PISC净水剂,主要是利用烧渣中铁的氧化物,如三氧化二铁和四氧化三铁。采用硫铁矿制酸或含硫的金精矿制酸的厂家,在对硫矿进行焙烧后所得到的烧渣,一般均可以作为生产PISC净水剂的原材料。当烧渣中的中铁含量大于35%时,就可以作为生产原料。
另外,作为生产净水剂的硫铁矿烧渣,就其外观而言,一般情况下红色的烧渣好于棕色的,棕色的烧渣又好于黑色。由于黑色的烧渣中含有相对较多的亚铁,这将在一定程度上影响PISC产品的使用性能,或增加PISC产品的生产成本。
聚合硫酸铁在废水处理的应用
4.1PISC的应用范围和特点
复合混凝剂PISC可以用于多种工业废水的混凝处理,如造纸废水、印染废水、含油废水和城市综合污水等。在造纸废水处理中,具有优良的混凝性能和较高的COD
聚合硫酸铁生产厂家去除率。对于造纸废水处理,无论是草浆造纸废水、还是再生纸造纸废水处理,要达到国家排放标准,一般均需要经过混凝和生化二级处理。在目前的混凝处理工段,一般采用聚合氯化铝PAC为混凝剂。以PAC为混凝剂,虽然混凝沉降(或气浮)性能较好,但有两大缺点:一是COD
比用复合混凝剂PISC处理后高100~200mg/L;二是用PAC处理后的废水中有一定浓度的残留铝,这对后续的生物处理非常不利,因为水中的残留铝能够微生物的生长繁殖。这是目前一些生物处理过程中,效果不佳的主要原因之一。当采用以铁盐为主的混凝剂进行处理时,不仅COD
范围,均有一定的变化。以下是一些具体处理数据。图1是用PISC和PAC为混凝剂处理河南新密市某再生纸造纸废水的试验结果。可以看出,在低投加量的情况下,PAC稍好于PISC,此时从外观看,处理后的水仍较浑浊。当增加投加量达到0.5g/L时,外观透亮,PISC和PAC处理后,COD
去除率将随pH的降低而降低,此时的低pH值,尽管有利于废水中少量木质素的析出,但铁盐混凝剂的混凝性能受到影响,以至于处理后的上清液颜色加重,去除率降低。
4.4PISC的盐基度对废水处理的影响
在PISC的生产过程,可以方便控制产品的碱化度在0~20%的范围内变化。参考聚合硫酸铁的国家标准,制定了PISC的企业标准为8~16%。废水处理的实际运行表明,在该碱化度范围内,均可以达到较好的混凝效果。为考察PISC在更宽范围内碱化度对混凝处理效果的影响,改变不同碱基度的PISC的投加量,的用量(以Fe计)对混凝处理效果的影响,如表4所示。原造纸废水的COD
=831mg/L。由表中实验数据可知,与高碱基度的PISC相比,低碱基度的产品具有较高的去除率;当碱基度相同时,在本试验投加量范围内,去除率随投加量的增大而增大。
对于造纸废水的处理而言,低碱化度PISC所具有的较高COD去除率,与不同碱化度PISC的酸度大小有关。低碱化度的PISC在造纸废水处理中,有利于废水少量木质素成分的去除。但是,应当指出,当废水COD较高而需要投加较多(如大于1g/L)的混凝剂时,低碱化度的PISC会使水的pH明显降低,从而影响处理效果和处理后的水质。因此,若综合考虑产品的碱化度在8~16%较适宜。
表4PFC的投加量对造纸废水处理效果的影响
4805产品的应用前景和市场竞争力
采用净水剂对工业废水、工业用水和生活饮用水进行混凝处理,是治理污染、水源净化的一条非常重要途径。净水剂为有机与无机二大类。对于有机絮凝剂,生产成本一般较高,且有机絮凝剂(如聚丙烯酰胺)的降解单体对水体造成二次污染,因此有机絮凝剂在水处理中的应用受到;对于无机混凝剂,有铝盐、铁盐、聚铝和聚铁,其中单纯的铝盐和铁盐由于混凝性较差很少采用,早已被聚铁盐和聚铝盐取代,
纤维球。对于新型高效复合聚铁PISC类混凝剂而言,在性能、价格和环保方面,具有广阔的市场前景,具体表现在以下几点:
(1)首先在性能上,PISC净水剂具有在混凝过程中形成的矾花大和沉降速度快等优点,对废水的处理范围广阔(造纸、印染、制革、制药和化工等),pH适应范围广,其对废水的COD等污染物的去除率高,水处理净化效果好。
(2)其次在价格上,利用硫铁矿烧渣生产的PISC类混凝剂成本低,以有效氧化铁含量量为18%左右的产品为例,成本价约为250元/吨,市场价可在1000元/吨以上。而同类产品如聚合氯化铝PAC和聚合硫酸铁PFS的成本价则达到800~1000元/吨,市场价格在1400元/吨以上,其中的聚合氯化铝含氧化铝29%(折合铝15%左右)成本价在1000元/吨左右,市场价约为1500~2000元/吨。处理吨水成本时,
聚合硫酸铁,PISC类混凝剂具有更优的性能价格比和很强的市场竞争力.
(3)最后在环保方面,由于聚铝其它铝系净水剂的使用会在水体中残留一定量的铝,对造成二次污染,因此其应用在以后会受到不同程度的影响,尤其是在生活饮用水净化中,聚合氯化铝等铝系混凝剂将会随着人们和健康意识的提高而逐渐受到。而采用普通的催化氧化生产聚合硫酸铁时,也往往会产生一定量的氮氧化物气体污染。
总之,PISC类混凝剂作为一种新型、高效、无二次污染的无机高混凝剂,因它具有以上特点优点,用发展的眼光看,它将逐渐取代聚合铝等净水剂,具有很强市场竞争力的聚铁的市场份额会逐渐扩大。
6经济、社会和效益分析
6.1投资概算
以下投资概算,是针对硫铁矿烧渣资源化一步法生产新型固体高效复合聚铁净水剂PISC-2的工艺,并按照年产1.0万吨固体PISC-2产品计算。若产量降低或升高,投资可相应减少或增加。若生产液体PISC-1或固体PISC-3等产品,投资费用稍有差别。液体PISC-1的生产投资可减少30%;而生产固体PISC-3的投资费用,则需要增加50%。对于那些以含硫金精矿生产硫酸和冶炼黄金的企业,将硫铁矿烧渣资源化后,将大大简化黄金冶本,即减少氰化浸金过程中的氰化钠药剂消耗,缩短氰化浸金时间,显著提高生产效率。对于黄金企业中硫铁矿烧渣的资源化投资,因工艺稍有不同,炮泥机投资费用需要增加20%。特此说明。
表5PISC生产的投资概算表(按照年产1万吨固体产品PISC-2估算)
6.2主要原辅材料及参考价格
(1)硫酸化焙烧渣:(略)
(2)硫酸:350元/吨
(3)混酸:500~1500元/吨
(3)酸溶催化复合添加剂1:2500~3500元/吨
(4)催化助聚复合添加剂2:800~1000元/吨
(5)添加剂(复配):1500元/吨
6.3成本核算和经济评价
按年产3.0万吨固体产品计算:
固体产品PISC-2成本:300元/吨
市场零售价:1000元/吨
市场代理或经销批发价:800元/吨
吨毛利润:700元/吨左右
年产值:3.0万吨´1000元/吨=3000万元/年
年毛利润:700(元/吨)´3.0(万吨)=2100万元/年(未扣除税收等)
6.4社会、效益与市场前景
本工艺采用的原料易得、工艺简单、成本低,经济效益显著,有非常广阔的应用前景和市场竞争力。本项目预期目标的实现,不仅可带来显著的经济效益,而且也将为大量硫酸渣等工业固体废弃物的资源化利用及综合处理,开辟一条新径,达到了“以废治废、变废为宝”的目的,具有良好的和经济效益。
同时,新型高效复合聚铁PISC系列混凝剂生产技术的推广和应用,也必将带动一些相关产业的发展,为推动行业发展和技术进步做出贡献,为更多的人员提供就业机会,产生很好的社会效益。
作为在给水排水处理中广泛使用的混凝净水剂,在全国经济发展加快、人们环保意识较强、环保执度加大的地区,净水剂具有广阔的市场前景和发展空间。据不完全统计,2005年全国的净水剂生产量约在80~90万吨/年(折合为固体产品),而在全国范围内,在各种给排水处理中对净水剂的需求量大于120万吨。因此,净水剂在我国社会经济发展速度不断加快,呼声逐渐提高和人们环保意识不断加强的情况下,未来市场对净水剂的需求将更加强烈,其市场关扩。因此,新型复合聚铁PISC净水剂具有显著的价格优势,将使其在市场销售和应用方面,具有较大的发展空间和很强的市场竞争力。
7结论
(1)用硫铁矿烧渣一步法直接生产固体新型复合混凝剂PISC-2,无需蒸发浓缩,节能降耗,具有工艺简单,成本低廉;生产所得的液体PISC-1、固体PISC-2和固体PISC-3,水处能优良,贮存性好。
(2)与PAC相比,PISC在处理造纸等工业废水中,具有更好的水处理混凝效果和更高的COD去除率。
(3)在PISC的生产过程中,没有“三废”排放,属于清洁生产工艺。
(4)采用硫铁矿烧渣生产系列高效复合聚铁PISC净水剂,为硫铁矿烧渣资源化处理,开辟了一条新,并达到了以废治废,变废为宝。
参考资料:www.xy-pam.com www.zzjingshuiji.com
信息“新”、内容别致、陌生度高的信息型化学方程式的书写,是近年考题中再现度较高的一类题型。它要求学生通过有效自学,敏捷地接受试题给出的新信息,并将题给信息与课本知识有机地结合起来,达到创造性地解决问题。我在此整理了相关资料,希望能帮助到大家。
化学考试陌生化学方程式的书写
【解题策略】
1.复习化学反应的类型和反应原理。
2.准确接受、吸收试题中的流程、图表等新信息,并与化学反应的基本原理整合,正确写出化学反应方程式。
3.体会质量守恒等原理在化学中的应用,体验信息的接受、整合过程,克服面对复杂问题的畏难情绪。
”
【考点透析】
一、复分解反应类型
1.若在空气中加热MgCl2·6H2O,生成的是Mg(OH)Cl或MgO,写出相应反应的化学方程式_____________________________________________________________________,_______________________________________________________________。
2.在50—55℃时向MnSO4的溶液中加入足量NH4HCO3,得到MnCO3,且有气体生成,其化学方程式为:_______________________________________________________。
3.实验室常以NH4Al(SO4)2和NH4HCO3为原料,在一定条件下先反应生成沉淀NH4AlO(OH)HCO3,该沉淀高温分解即得超细Al2O3。NH4AlO(OH)HCO3热分解的化学反应方程式为_______________________________________________________。
4.请配平下列除铁的化学方程式: ‘
___Fe2(SO4)3+___H2O+___Na2CO3=___Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+___Na2SO4+_____
二、氧化还原反应类型
1.氧化还原反应中实际上包含氧化和还原两个过程。下面是一个还原过程的反应式:
NO3-+4H++3e-=NO+2H2O
KMnO4、Na2CO3、Cu2O、Fe2(SO4)3四种物质中的一种物质(甲)能使上述还原过程发生。
写出并配平该氧化还原反应的方程式:_____________________________________。
2.(1)SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质,写出配平的化学反应方程式_______________________________________________________。
(2)KMnO4能与热的经硫酸酸化的Na2C2O4反应生成MnSO4和CO2,该反应的离子方程式是:_______________________________________________________。
(3)向CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3和NaCl溶液,加热生成CuCl沉淀。制备CuCl的离子方程式是:_______________________________________________________。
3.氯及其化合物常用于消毒。
(1)市售一种新型消毒剂含有两种成分,分别是NaClO3和Na2C2O4,两成分在溶液中混会产生ClO2,写出该反应的化学方程式:_____________________________________。
(2)ClO2和H2O2、NaOH在溶液中反应生成另一种消毒剂亚氯酸钠(NaClO2),该反应的化学方程式为_________________________________________。氧化剂是__________。
(3)为测定所得NaClO2的质量分数,取一定质量样品于烧杯中,加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体,再滴入少量的稀硫酸,充分反应。写出反应的离子方程式:_________
_________________________________________。
【总结】书写陌生化学(离子)方程式的一般步骤:①根据题目信息或已有知识找出反反应物和生成物,结合物质的类别、化合价情况确认反应发生的本质②把关键的反应物和生成物写在方程式两边,根据电子守恒或质量守恒配出关键反应物和生成物的系数③根据质量守恒、电荷守恒以及溶液的酸碱性条件配平或补充其他物质,如水、H+或OH-等④依据题目信息写好反应条件⑤结合反应条件和反应体系所处的环境对各物质的存在形式、状态进行修正,有时还要注意检查反应中试剂的用量或加入顺序等。
三、电极方程式的书写
1.有人设想寻求合适的催化剂和电极材料,以N2、H2为电极反应物,以HCl—NH4Cl为电解质溶液制造新型燃料电池。试写出该电池的正极反应式____________________。
2.铁屑与石墨能形成微型原电池,SO32-在酸性条件下放电生成H2S进入气相从而达到从废水中除去Na2SO3的目的,写出SO32-在酸性条件下放电生成H2S的电极反应式:________________________________________。
3.某锂离子电池正极是LiCoO2,含Li+导电固体为电解质。充电时,Li+还原为Li,并以原子形式嵌入电池负极材料碳-6(C6)中,电池反应为LiCoO2+C6
CoO2+LiC6。写出该电池放电时的负极反应式________________________________________。
4.(1)将铂丝插入KOH溶液作电极,然后向两个电极上分别通入甲烷和氧气,可以形成原电池。则通入甲烷的一极为电池的______极,这一极的电极反应式为____________________________________。
(2)用硫酸溶液作电解质进行电解,CO2在电极上可转化为甲烷,该电极反应式为____________________________________。
(3)工业上以惰性电极通过电解(NH4)2SO4溶液生产(NH4)2S2O8(过二硫酸铵)。阳极发生的电极反应可表示为:_______________________________。
5.以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如右图所示,在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y,有关电极反应可表示为:
极反应式_____________________________________。
正极反应式_____________________________________。
【总结】近年来,氧化还原反应和电化学原理结合的题型比较多,我们只要抓住氧化还原反应的本质以及原电池或电解池中两极的放电情况,就会迎刃而解。书写电极反应方程式的一般方法:①确定电极材料②明确放电物质的电子转移方向和数目③加进电解质中必要成分得到最终产物④复杂电极反应还可用电池反应式与另一电极反应式相减而得。
【专题强化】
1.将ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O在450~500℃下进行煅烧,则“煅烧“反应的化学方程式为:___________________________________________________________________。
2.碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe(OH)2+离子,Fe(OH)2+可部分水解生成Fe2(OH)42+聚合离子,该水解反应的离子方程式为__________________________________________。
3.已知25℃时,碳酸和亚硫酸的电离平衡常数分别为:
H2CO3 K1=4.30×10-7 K2=5.61×10-11
H2SO3 K1=1.54×10-2 K2=l.02×10-7
写出向NaHCO3溶液中通入SO2时发生反应的化学方程式:_____________________。
4.某课题小组同学测量液态奶含氮量的实验过程如下:
原理:
用标准盐酸滴定时(NH4)2B4O7重新转化为H3BO3,该反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
5.直接加热AlCl3·6H2O不能得到无水AlCl3。SOCl2为无色液体,极易与水反应生成HCl和一种具有漂白性的气体。AlCl3·6H2O与SOCl2混合加热制取无水AlCl3,反应的化学方程式是__________________________________________________________。
6.通空气的条件下煅烧铬铁矿(主要成分可表示为FeO·Cr2O3)和NaOH的固体混合物生成Na2CrO4和NaFeO2。该反应的化学方程式是__________________________。
7.高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂,可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3和KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4,其反应的离子方程式为_____________________。
8.已知Na2S2O3溶液与Cl2反应时,1mol Na2S2O3转移8 mol电子。该反应的离子方程式是__________________________________________________________。
9.工业上利用催化还原法将氮氧化物转化成无污染的大气循环物:用CO(NH2)2(尿素)作还原剂,在加热条件下催化还原氮氧化物。1mol CO(NH2)2反应时失去6 mol电子,尿素与二氧化氮反应的化学方程式是________________________________________。
10.废水处理方法之一是用Cl2将废水中的CN-氧化成CO2和N2, 若参加反应的Cl2与CN-的物质的量之比为5∶2,则该反应的离子方程式是___________________________。
11.工业上用闪锌矿(主要成分为ZnS,还含有Fe2O3等杂质)为原料生产ZnSO4·7H2O的工艺流程如下:
(1)浸取过程中Fe2(SO4)3的作用是____________,浸取时Fe2(SO4)3与ZnS发生反应的化学方程式为_____________________________________________。
(2)除铁过程控制溶液的pH在5.4左右,该反应的离子方程式为____________________。
12.Zn—K2FeO4组成的碱性电池,其电池反应为:3Zn+2K2FeO4+8H2O
3Zn(OH)2 +2Fe(OH)3+4KOH。则放电时负极反应式为___________________________________,充电时阳极反应式为___________________________________。
13.二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料。
(1)碱性锌锰电池中,MnO2参与的电极反应方程式为___________________________。
(2)电解MnSO4溶液可得到金属锰,则Mn在_______(填“阴”或“阳”)极析出,电极反应方程式为___________________________________。
(3)工业上利用KOH和MnO2为原料制取KMnO4。主要生产过程分两步进行:
第一步将MnO2和固体KOH粉碎,混合均匀,在空气中加热至熔化,并连续搅拌以制取K2MnO4第二步为电解K2MnO4的浓溶液制取KMnO4。第一步反应的化学方程式为___________________________________。第二步电解时电解K2MnO4溶液时,两极发生的电极反应分别是:阳极______________________,阴极______________________,电解的总方程式___________________________________。
14.(1)氨是一种潜在的清洁能源,可用作碱性燃料电池的燃料。电池的总反应为:4NH3+3O2= 2N2+6H2O,则负极反应式是_______________________。
推断题归纳知识汇总
一、位置与结构
1、Li是周期序数等于族序数2倍的元素。
2、S是最高正价等于最低负价绝对值3倍的元素。
3、Be、Mg是最外层电子数与最内层电子数相等的元素
4、Li、Na是最外层电子数是最内电子数的1/2的元素
5、最外层电子数是最内层电子数的2倍的是C、Si3倍的是O、S4倍的是Ne、Ar。
6、Be、Ar是次外层电子数等于最外层电子数的元素
6、Mg是次外层电子数等于最外层电数4倍的元素
7、Na是次外层电子数等于最外层电子数8倍的元素。
8、H、He、Al是原子最外层电子数与核外电子层数相等。
9、He、Ne各电子层上的电子数都满足2n2的元素。
10、H、He、Al是族序数与周期数相同的元素。
11、Mg是原子的最外层上的电子数等于电子总数的1/6的元素
12、最外层上的电子数等于电子总数的1/3的是Li、P1/2的有Be相等的是H、He。
13、C、S是族序数是周期数2倍的元素。
14、O是族序数是周期数3倍的元素。
15、C、Si是最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素。
16、O、F是最高正价不等于族序数的元素。
17、子核内无中子的原子 氢( H)
18、形成化合物种类最多的元素 碳
19、地壳中含量前三位的元素 O、Si、Al
20、大气中含量最多的元素 N
21、最外层电子数为次外层2倍的元素(或次外层电子数为最外层1/2的元素)C
22、最外层电子数为次外层3倍的元素(或次外层电子数为最外层1/3的元素) O
23、最外层电子数为次外层4倍的元素(或次外层电子数为最外层1/4的元素)Ne
24、最外层电子数为次外层电子数1/2的元素Li、Si
25、最外层电子数为次外层电子数1/4的元素 Mg
25、最外层电子数比次外层电子数多3个的元素N
26、最外层电子数比次外层电子数多5个的元素 F
27、最外层电子数比次外层电子数少3个的元素P
28、最外层电子数比次外层电子数多5个的元素 Al
29、核外电子总数与其最外层电子数之比为3:2的元素C
30、内层电子总数是最外层电子数2倍的原子有Li 、P
31、电子层数跟最外层电子数数相等的原子有H 、Be、 Al
32、核外电子总数与其最外层电子数之比为4:3的元素 O
33、最外层电子数是电子层数2倍的原子有关He、 C、 S
34、最外层电子数跟次外层电子数相等的原子有Be、Ar
35、X、Y两元素可形成X2Y和X2Y2两种化合物(或形成原子个数比2:1与1:1的化合物 Na2O、Na2O2 、H2O、H2O2
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二、含量与物理性质
1、O是地壳中质量分数最大的元素,Si次之,Al是地壳中质量分数最大的金属元素。
2、H是最轻的非金属元素Li是最轻的金属元素。
3、Na是焰色反应为黄色的元素K是焰色反应为紫色(透过蓝色的钴玻璃观察)的元素。
4、Si是人工制得纯度最高的元素C是天然物质中硬度最大的元素。
5、N是气态氢化物最易溶于水的元素O是氢化物沸点最高的非金属元素。
6、常温下,F、Cl是单质具有有色气体的元素。
7、C是形成化合物种类最多的、最高价氧化物的含量增加会导致“温室效应”的元素。
8、Cl是单质最易液化的气体、最高价氧化物的水化物酸性最强的元素。
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三、化学性质与用途
1、F是单质与水反应最剧烈的非金属元素。
2、N是气态氢化物与其最高价氧化物对应水化物能起化合反应的元素。
3、S是气态氢化物与其低价氧化物能反应生成该元素的元素。
4、P是在空气中能自燃的元素。
5、F是气态氢化物的水溶液可以雕刻玻璃的元素。
6、O是有两种同素异形体对人类生存最为重要的元素。
7、Mg是既能在CO2中燃烧,又能在N2中燃烧的金属单质。
8、Li、Na、F的单质在常温下与水反应放出气体的短周期元素。
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四、10电子微粒组
1、原子Ne
2、分子CH4、NH3、H2O、HF
3、阳离子Na+、Mg2+、Al3+、H3O+
4、阴离子N3-、O2-、F-、OH-
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五、18粒子微电组
1、原子Ar
2、分子SiH4、PH3、H2S、HCl、F2、H2O
3、阳离子K+、Ca2+、PH4+
4、阴离子P3-、S2-、Cl-
5、特殊情况:F2、H2O2、C2H6、CH3OH、CH3F 、N2H4
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六、核外电子总数及质子数均相同的粒子有
1、Na+ 、H3O+
2、F-、OH-
3、Cl-、HS-
4、N2 、CO、C2H2
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七、同族的上下周期元素原子序数之间的关系
1、二、三周期的同族元素原子序数之差为8
2、三、四周期的同族元素原子序数之差为8或18,ⅠA、ⅡA为8,其他族为18
3、四、五周期的同族元素原子序数之差为18
4、五、六周期的同族元素原子序数之差为18或32
5、六、七周期的同族元素原子序数之差为32
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八、特征形象
1.焰色反应:Na+(黄色)、K+(紫色)
2.浅黄色固体:S或Na2O2或AgBr或FeS2
3.有色溶液:Fe2+(浅绿色)、Fe3+(黄色)、Cu2+(蓝色)、 (紫色)
有色固体:红色(Cu、Cu2O、Fe2O3)、红褐色[Fe(OH)3] 、蓝色[Cu(OH)2] 、黑色(CuO、FeO、FeS、CuS、Ag2S、PbS) 、黄色(AgI、 Ag3PO4)、 白色[Fe(OH)2、CaCO3、BaSO4、AgCl、BaSO3]
有色气体:Cl2(黄绿色)、NO2(红棕色)
4.特征反应现象:Fe(OH)2→Fe(OH)3,白色到灰绿到红褐色
无水硫酸铜是重要的无机原料,广泛地应用于农业、饲料、水处理、电镀、催化剂、油漆、选矿等行业。硫酸铜具有较高的杀菌活性,水中铜离子浓度在0.5 mg/kg时即能抑制孢子萌芽。可直接喷洒于耐铜的作物上和以0.1%~0.2%浓度喷洒防止马铃薯晚疫病。
由于它对植物易产生药害,一般都以它为原料配制成波尔多液;作基肥每公顷施用量15~30 kg;拌种时每500 g种子需用硫酸铜1~2 g;浸种的浓度为0.01%~0.05%,根外喷施的浓度为0.02%~0.04%。硫酸铜还可用于水田防治藻害,但对鱼毒性较大。工业上用作纺织品媒染剂、镀铜等。
目前生产硫酸铜的原料主要有金属铜、铜精矿、氧化矿以及铜镍废渣等,生产工艺主要是原料预处理、浸出、蒸发浓缩结晶、离心甩干等几个工序,因此合理利用各种原料,达到经济、方便、有效的生产硫酸铜,选择合适的生产工艺条件非常重要。
特性[3]
无水硫酸铜化学式CuSO4,白色粉末,相对密度为3.603,25℃时水中溶解度为23.05g,不溶于乙醇和乙醚,易溶于水,水溶液呈蓝色,是强酸弱碱盐,由于水解溶液呈弱酸性。将硫酸铜溶液浓缩结晶,可得到五水硫酸铜蓝色晶体,俗称胆矾、铜矾或蓝矾。
胆矾在常温常压下很稳定,不潮解,在干燥空气中会逐渐风化,加热至45℃时失去 二分子结晶水,110℃时失去四分子结晶水,150℃时失去全部结晶水而成无水物。无水硫酸铜也易吸水转变为胆矾。常利用这一特性来检验某些液态有机物中是否含有微量水分。将胆矾加热至650℃高温,可分解为黑色氧化铜、二氧化硫及氧气。
制备[4]
1. 以金属铜为原料生产硫酸铜
以金属铜为原料生产硫酸铜是目前硫酸铜的主要生产方法,其主要包括以铜粉、海绵铜以及废杂铜等为原料生产硫酸铜。
1)以海绵铜为原料生产硫酸铜:
海绵铜是由含铜废水加入刨花铁和稀硫酸还原而制得的,含铜量一般在20%~50%,含铁一般在10%~30%,其余部分为泥沙。以海绵铜为原料生产硫酸铜的生产工艺是在常温条件下,海绵铜经过稀硫酸浸出后过滤,液溶质的主要成分是硫酸铜和硫酸亚铁,其中还含有少量的硫酸和硫酸铁,在浸出液中投入经过预先处理的铁屑,进行铁置换过程,经过此过程后再进行铜粉洗涤,铜粉氧化及硫酸铜的合成和水解除铁后过滤,得到的滤渣中还有少量铜的存在,可将其返回当原料再次使用。
用少量硫酸酸化后的滤液,再经过蒸发浓缩、结晶等过程后便可得到硫酸铜成品。其中主要反应如下:
海绵铜的硫酸溶解
铁置换:
2)用废杂铜为原料生产硫酸铜:
废杂铜主要来源于铜材加工产生的铜屑、废弃的铜电线、漆包线等含铜材料。废杂铜实际上是紫铜、黄铜、青铜三种物料的混合物。其组成含量随这三种物料的组成比例而发生变化,通常含铜57% ~100%,含杂质锌0%~43%,铝0%~11.5%,锡0%~8%,铁0%~6.5%,镍0%~6.5%,铅0%~4.5%等,有的铜材还含有油污。因此,利用废杂铜生产硫酸铜时要求生产工艺对物料具有较强的适应性。
2. 以铜矿石为原料生产硫酸铜
1)以氧化铜矿为原料生产硫酸铜:氧化铜矿为游离和结合氧化铜矿的总称,游离氧化铜矿易于浸出,而结合氧化铜矿不易浸出。因此以氧化铜矿为原料生产硫酸铜时,铜存在状态以及伴生脉石矿物对其制备方法的影响是很大的。根据氧化铜矿的物相类别的不同,其生产硫酸铜的主要方法主要为氨浸法和酸法浸出两大类:
A:酸浸法
B:氨浸法
2)以硫化铜矿为原料生产硫酸铜:硫化铜矿直接生产铜盐大致可分为预焙烧浸出法和直接浸出法两种。直接浸出法中存在着工业化不成熟以及浸出率低等缺点,而只有预焙烧法在工业上能被广泛认同并已有所应用。预焙烧浸出的原理是先焙烧铜矿,使铜的硫化物转化为易被水或酸浸取的氧化物或盐类,再进行浸出。硫化铜矿的硫酸化焙烧主要反应方程式为:
3. 硫酸铜生产的新工艺
1)以铜镍废渣为原料生产硫酸铜:有研究介绍了一种以铜镍废渣为原料生产硫酸铜的新工艺,研究表明废渣中铜、镍以单质和硫化物的形式混合存在。在一定条件和压力下,铜镍废渣在酸性溶液中发生如下一系列反应:
2)以铜精矿为原料生产硫酸铜:一种用铜精矿粉制备硫酸铜的新方法,该方法在铜精矿中使用了一种廉价的复配添加剂,使铜精矿中的铁在焙烧过程中形成难溶于稀硫酸的碱式硫酸铁复盐,开发出一段焙烧,一段酸浸,浸液不需除铁、直接降温结晶、母液全部循环制备硫酸铜的新工艺。其反应原理为:
采用此工艺,硫酸铜收率可达95% 以上。具有流程短、投资少、操作简单、铜利用率高、易工业化实施等特点。
应用[1][6][5]
硫酸铜是较重要的铜盐之一,在电镀、印染、颜料、农药等方面有广泛应用。常用的无机农药波尔多液, 就是硫酸铜和石灰的混合液,它是一种良好的杀菌剂,可用来防治多种作物的病害。此外,硫酸铜也常用来制备其他铜的化合物和电解精炼铜时的电解液。无水硫酸铜还可以用于尾气处理等。其应用举例如下:
1. 制备一种药用PVC板材。
包括PVC板材本体,所述PVC板材上设置有水汽提示膜,所述水汽提示包括有无水硫酸铜和聚四氟乙烯,其中无水硫酸铜铺设于PVC板材上,聚四氟乙烯铺设于无水硫酸铜上,由于所述的药用包装的PVC板材上设置有无水硫酸铜,而无水硫酸铜遇到水汽是会变成蓝色的。
所以在将所述的无水硫酸铜设置于其表面之后,在存放空间范围内水汽过多时,药用PVC板材就会通过由于无水硫酸铜的而变成蓝色,借以提示相关人员或是食用者,PVC板材内包装着的药物已经受到水汽的影响,很有可能发生质变,避免由于此而对人体造成不必要的损伤。
2. 一种敌草隆中间体生产尾气处理工艺。
其步骤如下:先将向催化剂无水三氯化铁粉碎至微末状态转移至反应釜内,反应釜中滴加熔融状态的对硝基氯苯,且同时向反应釜内通入氯气;再向前述的反应釜内通入氮气进行一次赶气;再将前述中的尾气冷却,通过无水硫酸铜;再将前述尾气通入到四氯化碳溶液中;再将前述气体进行二次冷却,且二次冷却后的气体再次通过无水硫酸铜;再将前述中尾气输送到收集罐中,静置;最后将前述中静置后的气体下部份气体抽出进行燃烧炉燃烧即可。
上述生产工艺,可以将3,4-二氯苯胺生产中的尾气彻底清除,达到排放标准,且长期排放的排放量也不会造成环境的污染,因此节省了成本。
参考文献
[1] 朱军, 许万祥. 硫酸铜制备工艺及研究现状[J]. 湿法冶金, 2013, 32(1): 1-4.
[2] 农业大词典.
[3] 中国成人教育百科全书·化学·化工.
[4] 朱玉平, 张旭, 王一非, 等. 硫酸铜的生产工艺现状与发展前景[J]. 矿冶, 2013, 21(4): 82-84.
[5] 瞿忠忠瞿增甫.一种药用PVC板材.CN201520348824.8,申请日20150527
[6] 过学军胡安胜吴建平高焰兵戴玉婷张军刘长庆徐小兵黄显超朱张.一种敌草隆中间体生产尾气处理工艺. CN201510692504.9,申请日20151020背景及概况[1][2][3]
无水硫酸铜是重要的无机原料,广泛地应用于农业、饲料、水处理、电镀、催化剂、油漆、选矿等行业。硫酸铜具有较高的杀菌活性,水中铜离子浓度在0.5 mg/kg时即能抑制孢子萌芽。可直接喷洒于耐铜的作物上和以0.1%~0.2%浓度喷洒防止马铃薯晚疫病。
由于它对植物易产生药害,一般都以它为原料配制成波尔多液;作基肥每公顷施用量15~30 kg;拌种时每500 g种子需用硫酸铜1~2 g;浸种的浓度为0.01%~0.05%,根外喷施的浓度为0.02%~0.04%。硫酸铜还可用于水田防治藻害,但对鱼毒性较大。工业上用作纺织品媒染剂、镀铜等。
目前生产硫酸铜的原料主要有金属铜、铜精矿、氧化矿以及铜镍废渣等,生产工艺主要是原料预处理、浸出、蒸发浓缩结晶、离心甩干等几个工序,因此合理利用各种原料,达到经济、方便、有效的生产硫酸铜,选择合适的生产工艺条件非常重要。
特性[3]
无水硫酸铜化学式CuSO4,白色粉末,相对密度为3.603,25℃时水中溶解度为23.05g,不溶于乙醇和乙醚,易溶于水,水溶液呈蓝色,是强酸弱碱盐,由于水解溶液呈弱酸性。将硫酸铜溶液浓缩结晶,可得到五水硫酸铜蓝色晶体,俗称胆矾、铜矾或蓝矾。
胆矾在常温常压下很稳定,不潮解,在干燥空气中会逐渐风化,加热至45℃时失去 二分子结晶水,110℃时失去四分子结晶水,150℃时失去全部结晶水而成无水物。无水硫酸铜也易吸水转变为胆矾。常利用这一特性来检验某些液态有机物中是否含有微量水分。将胆矾加热至650℃高温,可分解为黑色氧化铜、二氧化硫及氧气。
制备[4]
1. 以金属铜为原料生产硫酸铜
以金属铜为原料生产硫酸铜是目前硫酸铜的主要生产方法,其主要包括以铜粉、海绵铜以及废杂铜等为原料生产硫酸铜。
1)以海绵铜为原料生产硫酸铜:
海绵铜是由含铜废水加入刨花铁和稀硫酸还原而制得的,含铜量一般在20%~50%,含铁一般在10%~30%,其余部分为泥沙。以海绵铜为原料生产硫酸铜的生产工艺是在常温条件下,海绵铜经过稀硫酸浸出后过滤,液溶质的主要成分是硫酸铜和硫酸亚铁,其中还含有少量的硫酸和硫酸铁,在浸出液中投入经过预先处理的铁屑,进行铁置换过程,经过此过程后再进行铜粉洗涤,铜粉氧化及硫酸铜的合成和水解除铁后过滤,得到的滤渣中还有少量铜的存在,可将其返回当原料再次使用。
用少量硫酸酸化后的滤液,再经过蒸发浓缩、结晶等过程后便可得到硫酸铜成品。其中主要反应如下:
海绵铜的硫酸溶解
铁置换:
2)用废杂铜为原料生产硫酸铜:
废杂铜主要来源于铜材加工产生的铜屑、废弃的铜电线、漆包线等含铜材料。废杂铜实际上是紫铜、黄铜、青铜三种物料的混合物。其组成含量随这三种物料的组成比例而发生变化,通常含铜57% ~100%,含杂质锌0%~43%,铝0%~11.5%,锡0%~8%,铁0%~6.5%,镍0%~6.5%,铅0%~4.5%等,有的铜材还含有油污。因此,利用废杂铜生产硫酸铜时要求生产工艺对物料具有较强的适应性。
2. 以铜矿石为原料生产硫酸铜
1)以氧化铜矿为原料生产硫酸铜:氧化铜矿为游离和结合氧化铜矿的总称,游离氧化铜矿易于浸出,而结合氧化铜矿不易浸出。因此以氧化铜矿为原料生产硫酸铜时,铜存在状态以及伴生脉石矿物对其制备方法的影响是很大的。根据氧化铜矿的物相类别的不同,其生产硫酸铜的主要方法主要为氨浸法和酸法浸出两大类:
A:酸浸法
B:氨浸法
2)以硫化铜矿为原料生产硫酸铜:硫化铜矿直接生产铜盐大致可分为预焙烧浸出法和直接浸出法两种。直接浸出法中存在着工业化不成熟以及浸出率低等缺点,而只有预焙烧法在工业上能被广泛认同并已有所应用。预焙烧浸出的原理是先焙烧铜矿,使铜的硫化物转化为易被水或酸浸取的氧化物或盐类,再进行浸出。硫化铜矿的硫酸化焙烧主要反应方程式为:
3. 硫酸铜生产的新工艺
1)以铜镍废渣为原料生产硫酸铜:有研究介绍了一种以铜镍废渣为原料生产硫酸铜的新工艺,研究表明废渣中铜、镍以单质和硫化物的形式混合存在。在一定条件和压力下,铜镍废渣在酸性溶液中发生如下一系列反应:
2)以铜精矿为原料生产硫酸铜:一种用铜精矿粉制备硫酸铜的新方法,该方法在铜精矿中使用了一种廉价的复配添加剂,使铜精矿中的铁在焙烧过程中形成难溶于稀硫酸的碱式硫酸铁复盐,开发出一段焙烧,一段酸浸,浸液不需除铁、直接降温结晶、母液全部循环制备硫酸铜的新工艺。其反应原理为:
采用此工艺,硫酸铜收率可达95% 以上。具有流程短、投资少、操作简单、铜利用率高、易工业化实施等特点。
应用[1][6][5]
硫酸铜是较重要的铜盐之一,在电镀、印染、颜料、农药等方面有广泛应用。常用的无机农药波尔多液, 就是硫酸铜和石灰的混合液,它是一种良好的杀菌剂,可用来防治多种作物的病害。此外,硫酸铜也常用来制备其他铜的化合物和电解精炼铜时的电解液。无水硫酸铜还可以用于尾气处理等。其应用举例如下:
1. 制备一种药用PVC板材。
包括PVC板材本体,所述PVC板材上设置有水汽提示膜,所述水汽提示包括有无水硫酸铜和聚四氟乙烯,其中无水硫酸铜铺设于PVC板材上,聚四氟乙烯铺设于无水硫酸铜上,由于所述的药用包装的PVC板材上设置有无水硫酸铜,而无水硫酸铜遇到水汽是会变成蓝色的。
所以在将所述的无水硫酸铜设置于其表面之后,在存放空间范围内水汽过多时,药用PVC板材就会通过由于无水硫酸铜的而变成蓝色,借以提示相关人员或是食用者,PVC板材内包装着的药物已经受到水汽的影响,很有可能发生质变,避免由于此而对人体造成不必要的损伤。
2. 一种敌草隆中间体生产尾气处理工艺。
其步骤如下:先将向催化剂无水三氯化铁粉碎至微末状态转移至反应釜内,反应釜中滴加熔融状态的对硝基氯苯,且同时向反应釜内通入氯气;再向前述的反应釜内通入氮气进行一次赶气;再将前述中的尾气冷却,通过无水硫酸铜;再将前述尾气通入到四氯化碳溶液中;再将前述气体进行二次冷却,且二次冷却后的气体再次通过无水硫酸铜;再将前述中尾气输送到收集罐中,静置;最后将前述中静置后的气体下部份气体抽出进行燃烧炉燃烧即可。
上述生产工艺,可以将3,4-二氯苯胺生产中的尾气彻底清除,达到排放标准,且长期排放的排放量也不会造成环境的污染,因此节省了成本。
参考文献
[1] 朱军, 许万祥. 硫酸铜制备工艺及研究现状[J]. 湿法冶金, 2013, 32(1): 1-4.
[2] 农业大词典.
[3] 中国成人教育百科全书·化学·化工.
[4] 朱玉平, 张旭, 王一非, 等. 硫酸铜的生产工艺现状与发展前景[J]. 矿冶, 2013, 21(4): 82-84.
[5] 瞿忠忠瞿增甫.一种药用PVC板材.CN201520348824.8,申请日20150527
[6] 过学军胡安胜吴建平高焰兵戴玉婷张军刘长庆徐小兵黄显超朱张.一种敌草隆中间体生产尾气处理工艺. CN201510692504.9,申请日20151020
当聚合硫酸铁的碱化度较高时,它对废水的除浊效果是最好的。在这个碱化度过程中,其对废水中的电荷中和效果最佳,也就是说其凝聚脱稳,对污染悬浮物的卷扫絮凝效果最佳。而对于聚合硫酸铁的投加量适合时,其对废水的除浊效果最会彻底。不会造成药剂的浪费与投加量过多造成铁离子堆积,反而增加浊度。
废水中的浊度主要是由废水中漂浮或悬浮着的微纤维、微粒杂质、藻类、悬浮物等使水质混浊的物质。这些杂质具有不稳定性,可通过过滤或物理沉淀法的方式去除部分杂质。但仍有部分悬浮物,如胶体颗粒等悬浮于水中,通常通过投加聚合硫酸铁对其进行混凝处理.参考自:http://www.cl39.com/pro/yetijuheliusuantie_959.shtml望采纳。