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高中化學鈉離子交換樹脂

發布時間:2024-11-17 10:38:41

1. 高中化學!!!

樓上自己肯定也沒明白怎麼回事。答案如下:
問題一:陰極和陽極是被離子交換膜隔開的,陽離子(主要是鈉離子)可以兩邊躥,陰離子(氯離子,氫氧根)就只能待在自己那一邊。為了增大溶液導電性,可以採用加入電解質的辦法。但是陰極因為生成的氫氧化鈉溶液,我們要的也是瞎隱純它,因此也加點這個來增加導電性,免得帶入新雜質。
問題二:陽極本來就是濃的飽和NaCl,反應一段時間,Cl都被反應用的差不多了,Na離子跑到陰極去了。於是變成稀的NaCl排出,(不是生成NaCl溶液),還想繼續就得再補充濃溶液進去。
問題三:陰陽兩極都是惰性電極,陽極是鈦磨咐網塗有釕、攜旦鈦的氧化物塗層,陰極是碳鋼網塗有鎳塗層。這個書上有啊

2. 高中化學,有0.1molNa+通過離子交換膜,說明有0.1mol電子轉移

因為鈉離子帶正電,一個鈉離子帶一個單位的正電荷,電子帶負電,一個電子帶一個單位的負電荷。
所以,0.1mol鈉離子通過交換膜相當與0.1mol電子反方向通過交換膜。
所以,0.1mol鈉離子通過交換膜,說明有0.1mol電子轉移。。。。
希望對你有所幫助。。。

3. 在水中加什麼化學試劑能軟化水

水中一般含有的雜質是鈣、鎂離子,加熱後會出現垢,也就是我們所說的水垢,軟化一般都用離子交換樹脂。通過樹脂跟水中雜質反應,反應完之後用NaCl跟樹脂反應把鈣、鎂置換出來。

4. 離子交換反應總是向著使溶液中離子濃度減小的方向進行 對嗎

一般地,這樣的概念是對的,但是逆反應會反過來(比如離子交換樹脂的再生版),其權他正反應有沒有特例我就不知道了。
剛反應過來,你是不是高中生啊。。。你問的離子交換反應指的是復分解反應吧?是的話那你這個命題就是正確的。

5. 樹脂脫色原理是什麼

大孔樹脂脫色原理;

  1. 色素一般以一種有機酸的形式存在,所以從交版流方式方面權來分,脫色樹脂一般分兩類,即離子交流樹脂和大孔吸附樹脂。離子交流樹脂是通過離子交流抵達脫色效果,大孔吸附樹脂是通過比表面積和網孔孔容孔徑吸附抵達脫色效果。

  2. 比方澱粉糖離交脫色用D354FD大孔弱鹼樹脂進行脫色,結尾也可以用SD300進行精製脫色和去掉雜質異味。也可以選擇大孔強鹼陰樹脂進行脫色。大孔樹脂吸附原理:大孔吸附樹脂是以苯乙烯和丙酸酯為單體,參與乙烯苯為交聯劑,甲苯、二甲苯為致孔劑,它們彼此交聯聚合形成了多孔骨架結構。

  3. 樹脂一般為白色的球狀顆粒,粒度為20~60 目,是一類含離子交流集團的交聯聚合物,它的理化性質安穩,不溶於酸、鹼及有機溶劑,不受無機鹽類及強離子低分子化合物的影響。樹脂吸附作用是依託它和被吸附的分子(吸附質) 之間的范德華引力,通過它無量的比表面進行物理吸附而工作,使有機化合物根據有吸附力及其分子量大小可以經一定溶劑洗脫分隔而抵達分別、純化、除雜、濃縮等不一樣目的

6. 把水軟化軟水是化學變化還是物理變化

經樹脂處理過的軟化水是化學變化。詳見下面第三條

硬水又分為暫時硬水和永久硬水。
處理硬水使之變成軟水主要有三種途徑:

1. 煮沸法(只適用於暫時硬水)
煮沸暫時硬水時的反應:
Ca(HCO3)2 =CaCO3 ↓+H2O+CO2↑
Mg(HCO3)2 =MgCO3↓ +H2O+CO2↑

2. 石灰——純鹼法 (工業用)

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3. 離子交換法

離子交換軟化法主要是依靠鈉離子交換器中的交換樹脂進行軟化處理。由於交換樹脂吸附能力強,能將游離在水中的鈣、鎂離子吸附,從而把水軟化。

離子交換法

目前廣泛採用的是離子交換法,即用離子交換劑來軟化硬水的方法。過去曾用過磺化煤、泡沸石來軟化硬水,目前普遍使用的離子交換劑是高分子離子交換樹月旨,它是有交換離子能力的高分子化合物。它是由不溶於水的交換劑本體及能在水中解離的活性交換基團兩個基本部分組成。根據可交換的離子是陽離子或陰離子而分別稱為陌離子交換樹脂和陰離子交換樹脂,如通常使用的苯乙烯型離子交換樹脂,它的交換劑本體是由苯乙烯與部分對苯二乙烯共聚而成的不溶性高聚物。當本體上連有磺酸基(一SO-3Na+)或季銨基[一N+ (CH3)3Cl-]後則分別具有交換陽離子或陰離子的能力。
用離子交換樹脂軟化硬水分為兩步:處理工程和再生工程。
當硬水通過陽離子交換樹脂時,水中的鈣、鎂離子與陽離子交換樹脂上的活性基團鈉離 —B子發生交換並被吸附,使水軟化:
口一(S03Na)2+Ca2+——>口一(SO3)2·Ca+2Na+ (處理工程)
當陽離子交換樹脂上的鈉離子幾乎全部被鈣、鎂離子所交換時就失去了交換離子的能力;必須通過再生恢復它的交換能力。通常使用食鹽為再生劑,再生過程中先用清水洗滌離子交換樹脂,然後通人質量分數為10%的食鹽水浸泡而使離子交換樹脂吸附的鈣、鎂離子解吸下來,然後隨廢液排出。
口一(S03)2Ca+2Na+——>口一(S03Na)2+a2+ (再生工程)
在離子交換過程中,不僅鈣、鎂離子會被交換,水中含有的鐵、錳、鋁等金屬離子也可同舊寸被交換去除。當硬水先後通過陽、陰離子交換樹脂後;水中的電解質陽、陰離子基本均可被去除,這種方法得到的軟水叫去離子水。

所以是化學變化
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參考資料 http://..com/question/1339220.html?fr=qrl3

水的硬度(也叫礦化度)是指溶解在水中的鈣鹽與鎂鹽含量的多少。含量多的硬度大,反之則小。1升水中含有10mmgCaO(或者相當於10mmgCaO)稱為1度。軟水就是硬度小於8的水,如雨水,雪水,純凈水等;硬度大於8的水為硬水,如礦泉水,自來水,以及自然界中的地表水和地下水等。

硬水又分為暫時硬水和永久硬水。暫時硬水的硬度是由碳酸氫鈣與碳酸氫鎂引起的,經煮沸後可被去掉,這種硬度又叫碳酸鹽硬度。永久硬水的硬度是由硫酸鈣和硫酸鎂等鹽類物質引起的,經煮沸後不能去除。以上兩種硬度合稱為總硬度。

當水滴在大氣中凝聚時,會溶解空氣中的二氧化碳形成碳酸。碳酸最終隨雨水落到地面上,然後滲過土壤到達岩石層,溶解石灰(碳酸鈣和碳酸鎂)產生暫時硬水。一些地區的溶洞和溶洞附近的硬水就是這樣形成的。

硬水有許多缺點:1.和肥皂反應時產生不溶性的沉澱,降低洗滌效果。(利用這點也可以區分硬水和軟水)2.工業上,鈣鹽鎂鹽的沉澱會造成鍋垢,妨礙熱傳導,嚴重時還會導致鍋爐爆炸。由於硬水問題,工業上每年因設備、管線的維修和更換要耗資數千萬元。3.硬水的飲用還會對人體健康與日常生活造成一定的影響。沒有經常飲硬水的人偶爾飲硬水,會造成腸胃功能紊亂,即所謂的「水土不服」;用硬水烹調魚肉、蔬菜,會因不易煮熟而破壞或降低食物的營養價值;用硬水泡茶會改變茶的色香味而降低其飲用價值;用硬水做豆腐不僅會使產量降低、而且影響豆腐的營養成分。

那麼硬水毫無是處了嗎?不對,否則怎麼會有那麼多的人買礦泉水喝呢 。原來鈣和鎂都是生命必需元素中的宏量金屬元素。科學家和醫學家們調查發現,人的某些心血管疾病,如高血壓和動脈硬化性心臟病的死亡率,與飲水的硬度成反比,水質硬度低,死亡率反而高。其實,長期飲用過硬或者過軟的水都不利與人體健康。我國規定:飲用水的硬度不得超過25度 。

硬水經過處理後可以轉化為軟水。下面介紹硬水軟化的三種主要方法:

1. 煮沸法(只適用於暫時硬水)

煮沸暫時硬水時的反應:

Ca(HCO3)2 =CaCO3 ↓+H2O+CO2↑

Mg(HCO3)2 =MgCO3↓ +H2O+CO2↑

由於CaCO3不溶,MgCO3 微溶,所以碳酸鎂在進一步加熱的條件下還可以與水反應生成更難溶的氫氧化鎂:

MgCO3 +H2O = Mg(OH)2 ↓+CO2↑

由此可見水垢的主要成分為CaCO3和Mg(OH)2

2. 石灰——純鹼法 (工業用)

在這種方法中,暫時硬度加入石灰就可以完全消除,HCO3-都被轉化成CO32-。而鎂的永久硬度在石灰的作用下會轉化為等物質的量的鈣的硬度,最後被去除。反應過程中,鎂都是以氫氧化鎂的形式沉澱,而鈣都是以碳酸鈣的形式沉澱。

Ca2+(aq) --石灰-蘇打法--> CaCO3(s)

Mg2+(aq)--石灰-蘇打法--> Mg(OH)2(s)

3. 離子交換法

這種方法中用到的離子交換劑,有無機和有機兩種。無機離子交換劑,如沸石等;有機離子交換劑包括:碳質離子交換劑——磺化酶,陰陽離子交換樹脂等。而且一般的離子交換劑在失效後還可以再生。

7. 化學題:怎樣去除自來水中的氯離子

如果是初中高中的化學題,那就是如一樓所說的蒸餾自來水,工業上還可以使用電滲析,反滲透,多級閃蒸等方法。

8. 如何去除硬水中的鈣鎂離子

去除硬水中的鈣鎂離子方法是使用君浩環保軟化水設備,軟化水設備的工作原理又有兩種。
1)離子交換法:採用特定的陽離子交換樹脂,以鈉離子將水中的鈣鎂離子置換出來,由於鈉鹽的溶解度很高,所以就避免了隨溫度的升高而造成水垢生成的情況。這種方法是目前最常用的標准方式。主要優點是:效果穩定準確,工藝成熟。可以將硬度降至0。採用這種方式的軟化水設備一般也叫做「離子交換器」(由於採用的多為鈉離子交換樹脂,所以也多稱為「鈉離子交換器」)、軟水機、軟水器。
2)膜分離法:納濾膜(NF)及反滲透膜(RO)均可以攔截水中的鈣鎂離子,從而從根本上降低水的硬度。這種方法的特點是,效果明顯而穩定,處理後的水適用范圍廣;但是對進水壓力有較高要求,設備投資、運行成本都較高。一般較少用於專門的軟化處理。

9. 高中化學選修2知識點

化學選修2《化學與技術》
第一單元 走進化學工業
教學重點(難點):
1、化工生產過程中的基本問題。
2、工業制硫酸的生產原理。平衡移動原理及其對化工生產中條件控制的意義和作用。
3、合成氨的反應原理。合成氨生產的適宜條件。
4、氨鹼法的生產原理。復雜鹽溶液中固體物質的結晶、分離和提純。
知識歸納:

1

制硫酸

反應原理

造氣:S+O2==SO2 (條件 加熱)
催化氧化:2SO2+O22SO3
吸收:SO3+H2O==H2SO4 98.3%的硫酸吸收。

原料選擇

黃鐵礦:FeS2 硫磺:S

反應條件

2SO2+O22SO3 放熱 可逆反應(低溫、高壓會提升轉化率)
轉化率、控制條件的成本、實際可能性。400℃~500℃,常壓。
釩觸媒:V2O5

三廢處理

廢氣:SO2+Ca(OH)2==CaSO3+H2O CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2↑+H2O
廢水:酸性,用鹼中和
廢渣:黃鐵礦廢渣――煉鐵、有色金屬;制水泥、制磚。
局部循環:充分利用原料

能量利用

熱交換:用反應放出的熱預熱反應物。

2

制氨氣

反應原理

N2+3H22NH3 放熱、可逆反應(低溫、高壓會提升轉化率)
反應條件:鐵觸媒 400~500℃,10MPa~30MPa

生產過程

1、造氣:N2:空氣(兩種方法,(1)液化後蒸發分離出氮氣和液氧,沸點N2-196℃,H2-183℃;(2)將氧氣燃燒為CO2再除去)。
H2:水合碳氫化合物(生成H2和CO或CO2)
2、凈化:避免催化劑中毒。
除H2S:NH3H2O+H2S==NH4HS+H2O
除CO:CO+H2O==CO2+H2 K2CO3+CO2+H2O==2KHCO3
3、氨的合成與分離:混合氣在合成塔內合成氨。出來的混合氣體中15%為氨氣,再進入冷凝器液化氨氣,剩餘原料氣體再送入合成塔。

工業發展

1、原料及原料氣的凈化。2、催化劑的改進(磁鐵礦)3、環境保護

三廢處理

廢氣:H2S-直接氧化法(選擇性催化氧化)、循環。
CO2-生產尿素、碳銨。
廢液:含氰化物污水-生化、加壓水解、氧化分解、化學沉澱、反吹回爐等。
含氨污水-蒸餾法回收氨,濃度較低可用離子交換法。
廢渣:造氣階段產生氫氣原料的廢渣。煤渣(用煤),炭黑(重油)。

3

制純鹼

氨鹼法
(索爾維)

1、CO2通入含NH3的飽和NaCl溶液中
NH3+CO2+H2O==NH4HCO3 NaCl+NH4HCO3==NaHCO3↓+NH4Cl
2、2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O↑

缺點:CO2來自CaCO3,CaO-Ca(OH)2-2NH3+CaCl2+2H2O
CaCl2的處理成為問題。和NaCl中的Cl-沒有充分利用,只有70%。CaCO3的利用不夠充分。

聯合法
(侯德榜)

與氨氣生產聯合起來:
NH3、CO2都來自於合成氨工藝;這樣NH4Cl就成為另一產品化肥。綜合利用原料、降低成本、減少環境污染,NaCl利用率達96%。

資料:
一、硫酸的用途肥料的生產。
硫酸銨(俗稱硫銨或肥田粉):2NH3 + H2SO4=(NH4)2SO4;
和過磷酸鈣(俗稱過磷酸石灰或普鈣):Ca3(PO4)2 + 2H2SO4=Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4; 濃硫酸的氧化性。
( 1) 2Fe + 6H2SO4 (濃) Fe2 (SO4)3 + 3SO2 ­ + 6H2O (鋁一樣)
(2)C + 2H2SO4 ( 濃) 2SO2 ­ + CO2 ­+ 2H2O
S + 2H2SO4 (濃) 3SO2 ­ + 2H2O
2P + 5H2SO4(濃) 2H3PO4 + 5SO2 ­ + 2H2O
(3)H2S + H2SO4 (濃) = S + SO2 ­ + 2H2O
2HBr + H2SO4 (濃) = Br2 ­ + SO2 ­ + 2H2O
8HI + H2SO4(濃) = 4I2 + H2S ­ + 4H2O
(4)2NaBr + 3H2SO4 (濃) = 2NaHSO4 + Br2 ­ + SO2­ + 2H2O
2FeS + 6H2SO4(濃) = Fe2(SO4)3 + 2S ¯ + 3SO2 ­ + 6H2O
(5)當濃硫酸加入膽礬時,濃硫酸吸水,膽礬脫水,產生白色沉澱。

二、氨氣
1、氮肥工業原料 與酸反應生成銨鹽
2、硝酸工業原料 能被催化氧化成為NO 4NH3+5O2=4NO+6H2O (Pt-Rh 高溫)
3、用作製冷劑 易液化,汽化時吸收大量的熱
三、純鹼
燒鹼(學名氫氧化鈉)是可溶性的強鹼。它與燒鹼並列,在工業上叫做「兩鹼」。燒鹼和純鹼都易溶於水,呈強鹼性,都能提供Na+離子。1、普通肥皂。
高級脂肪酸的鈉鹽,一般用油脂在略為過量的燒鹼作用下進行皂化而製得的。

如果直接用脂肪酸作原料,也可以用純鹼來代替燒鹼制肥皂。

第二單元 化學與資源開發利用
教學重點(難點):
1、 天然水凈化和污水處理的化學原理,化學再水處理中的應用和意義。
硬水的軟化。中和法和沉澱法在污水處理中的應用。
2、 海水曬鹽。海水提鎂和海水提溴的原理和簡單過程。氯鹼工業的基本反應原理。
從海水中獲取有用物質的不同方法和流程。
3、 石油、煤和天然氣綜合利用的新進展。
知識歸納:

方法

原理

天然水的凈化

混凝法

混凝劑:明礬、綠礬、硫酸鋁、聚合鋁、硫酸亞鐵、硫酸鐵等
Al3++3H2O3H++Al(OH)3
絮狀膠體(吸附懸浮物);帶正電(使膠體雜質聚沉)。
生活用水凈化過程:混凝沉澱-過濾-殺菌

化學軟化法

硬水:含有較多的Ca2+,Mg2+的水,較少或不含的為軟水。
不利於洗滌,易形成鍋垢,降低導熱性,局部過熱、爆炸。
暫時硬度:Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2引起的硬度。1、加熱法
永久硬度:鈣和鎂的硫酸鹽或氯化物引起的硬度。
2、葯劑法:純鹼、生石灰、磷酸鹽
3、離子交換法:離子交換樹脂,不溶於水但能與同電性離子交換
2NaR+Ca2+==CaR2+2Na+再生:CaR2+2Na+==2NaR+Ca2+

污水處理

物理法

一級處理:格柵間、沉澱池等出去不溶解的污染物。預處理。

(微)生物法

二級處理:除去水中的可降解有機物和部分膠體污染物。

化學法

三級處理:中和法-酸性廢水(熟石灰),鹼性廢水(硫酸、CO2)
沉澱法-含重金屬離子的工業廢水(沉澱劑,如S2-)
氧化還原法。(實驗:電浮選凝聚法)

方法

原理

鹽的利用

海水制鹽

蒸發法(鹽田法)

太陽照射,海水中的水分蒸發,鹽析出。
鹽田條件:地點(海灘、遠離江河入海口)、氣候。
鹽田劃分:貯水池、蒸發池、結晶池。
苦鹵:分離出食鹽的母液。

食鹽利用

電解(氯鹼工業)

2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
陽極:2Cl--2e-=Cl2↑ 陰極:2H++2e-=H2↑

海水提溴

吹出法

1、氯化:Cl2+2Br-=2Cl-+Br2
2、吹出:空氣(或水蒸氣)吹出Br2
3、吸收:Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4 再用氯氣氧化氫溴酸。

海水提鎂

具體過程

海水―――Mg(OH)2―――MgCl2―――Mg
鹼(貝殼)/過濾 鹽酸 乾燥/電解

海水提取重水

蒸餾法、電解法、化學交換法、吸附法

了解化學交換法

化工

目的

石油

分餾(常壓、減壓)(物理)

把石油分成不同沸點范圍的蒸餾產物,得到汽油(C5~11)、煤油(C11~16)、柴油(C15~18)等輕質油,但產量較低。

裂化(化學)

獲得更多輕質油,特別是汽油。斷鏈。

列解(化學)

獲得重要有機化工原料:乙烯、丙稀、丁烯等。



關注問題

提高燃燒熱效率,解決燃燒時的污染,分離提取化學原料。

干餾

隔絕空氣加熱。得焦爐氣(H2、CH4、乙烯、CO等,燃料)、煤焦油(苯等芳香族化合物,進一步提取)、焦炭(金屬冶煉)等。

氣化

利用空氣或氧氣將煤中的有機物轉化為可燃性氣體。C+水

液化

把煤轉化為液體燃料的過程。
直接液化:與溶劑混合,高溫、高壓、催化劑與氫氣作用,得到汽油、柴油、芳香烴等。煤制油(內蒙古)。
間接液化:先轉變為CO和氫氣,再催化合成為烴類、醇類燃料。

一碳化學

以分子中只含一個碳原子的化合物(甲烷、甲醇等)為原料合成一系列化工原料和燃料的化學。
CO:煤 CH4:天然氣。

電解飽和食鹽水中。
正陽失,負陰得。
陽極:活性電極,放電順序:S2->SO32->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42->F-
陰極: Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸性溶液)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+

(1)在電解飽和食鹽水中, 陽極有氣泡產生,有刺激性味道的氣體,濕潤的KI-澱粉試紙變藍。陰極有氣泡,可燃氣體。

(2)如果交換電極:如果用的都是惰性電極(石墨或鉑),那麼可以互換(反應不變);但如果原來陰極用的是鐵棒,那麼不能互換,若互換,鐵作陽極:Fe-2e-=Fe2+,陰極:2H++2e-=H2;陰極產生的氫氧根離子會和陽極產生的亞鐵離子在溶液中反應,生成氫氧化亞鐵(白色沉澱,不穩定馬上變成灰綠色,最終變成紅褐色)。

(3)陽離子交換膜有一種特殊的性質,即它只允許陽離子通過,而阻止陰離子和氣體通過,也就是說只允許Na+通過,而Cl-、OH-和氣體則不能通過。這樣既能防止陰極產生的H2和陽極產生的Cl2相混合而引起爆炸,又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影響燒鹼的質量。

(4)陽極接在電源正極上,電源正極會不斷地吸電子,所以只能掛惰性電極,如炭棒和Pt等,若掛其他,如鐵棒,那麼電子被電源正極吸收,Fe會變成鐵離子,從而進入電解液中,你會很快看到鐵棒不見了。那至於為什麼用炭棒而不用Pt,則是價格關系。炭棒便宜。
而陰極接在電源負極上,電源負極在不斷產生電子,所以掛什麼並沒有什麼大的關系,掛鐵的話,反而保護了鐵不變為鐵離子。其實負極掛炭棒什麼的,也可。在工業生產中一般陰極不用鐵棒而做成鐵網,增大反應接觸面。而炭不易做成網狀,所以選用炭棒。

第三單元 化學與材料的發展
教學重點(難點):
1、硅氧四面體的特殊性,一些無機非金屬材料生產的化學原理。
形成對化學與材料發展關系比較全面的認識。
2、金屬冶煉的原理,金屬腐蝕的原理和防腐方法。
電解、電鍍的原理。
3、常見高分子材料的生產原理。
知識歸納:
一、 無機非金屬材料

原料

成分

生產原理

性能、用途

傳統硅酸鹽材料

陶瓷

黏土

高溫燒制

抗氧化、抗酸鹼腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型。盛放物品、藝術品

玻璃

石英砂、石灰石、純鹼

Na2SiO3CaSiO3

Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2 CaCO3類似

光學玻璃、耐腐蝕玻璃,不同顏色玻璃。

水泥

石灰石、黏土

硅酸二三鈣鋁酸三鈣、鐵鋁酸鈣

磨成粉-煅燒-加石膏等-粉磨

水硬性,用作建築材料。
混凝土:水泥、砂子、碎石

新材料

碳化硅

SiO2,C

SiC

SiO2+CSiC+CO↑

結構與金剛石相似,硬度大,優質磨料,性質穩定,航天器塗層材料。

氮化硅

高純Si、N2

Si3N4

3Si+2N2Si3N4
3SiCl4+2N2+6H2= Si3N4+12HCl

熔點高、硬度大、化學性質穩定,製造軸承、氣輪機葉片、發動機受熱面。

單質硅

高純焦炭、石英砂

Si

SiO2+2CSi+2CO↑
=SiHCl3+H2
SiHCl3+H2Si+3HCl

半導體工業

金剛石

CH4

C

CH4=====C(金剛石)+2H2

研磨材料

其餘新材料

C60(新型貯氫材料)、超導材料等

二、 金屬材料
金屬活動順序表:
標出金屬冶煉的方法及范圍:

原料

裝置

原理

煉鐵

鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣

高爐

還原劑CO的生成:C+O2==CO2 CO2+C==2CO
生鐵形成:Fe2O3+3CO==2Fe+3CO

煉鋼

生鐵

氧氣頂吹轉爐

降低C%:2C+O2=2CO 2Fe+O2=2FeO FeO+C=CO+Fe
除雜質:FeS+CaO=CaS+FeO 脫硫
添加合金元素:Cr、Mn、Ni

煉鋁

鋁土礦、純鹼、石灰、煤、燃料油

電解槽

鋁土礦溶解:Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
氫氧化鋁析出:NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3
氫氧化鋁脫水:2Al(OH)3=Al2O3+3H2O
電解氧化鋁:2Al2O34Al+3O2↑
冰晶石(Na3AlF6)-氧化鋁熔融液,少量CaF2
陽極:6O2—12e-=3O2↑陰極:4Al3++12e-=4Al

金屬腐蝕及防護:

分類

實例

金屬腐蝕原理

化學腐蝕

氧氣、氯氣等,溫度影響較大。鋼材高溫容易氧化一層氧化皮

電化學腐蝕

原電池反應,例如鋼材
吸氧腐蝕(大多):陰極1/2O2+H2O+2e-=2OH- 陽極Fe-2e-=Fe2+
析氫腐蝕(酸性):陰極2H++2e-=H2 陽極Fe-2e-=Fe2+

金屬防腐方法

氧化膜

用化學方法在鋼鐵、鋁的表面形成緻密氧化膜

電鍍

鍍鉻、鋅、鎳(在空氣中不容易發生化學變化的金屬,原理)

其餘

改善環境、犧牲陽極(原電池的負極)、外加電流等

三、 高分子材料
分類:天然高分子:澱粉、纖維素、蛋白質
合成高分子:聚×××

合成方法

舉例

基本概念

加成聚合反應

聚氯乙稀:
聚苯乙烯:

單體:
鏈節:
聚合度:

縮合聚合反應

滌綸:

塑料分類

結構

性質

舉例

熱塑性

線型

溶解於一些有機溶劑,一定溫度范圍會軟化、熔融,加工成形

聚乙烯

熱固性

體型

不易溶於有機溶劑,加熱不會熔融

酚醛樹脂

高分子材料降解分類:生物降解、光降解、化學降解
廢舊高分子材料的再利用途徑:(1)再生、改性重新做成有用材料和製品;(2)熱裂解或化學處理的方法制備多種化工原料;(3)作為燃料回收利用。

化學肥料

實例

生產原理

氮肥

尿素

2NH3+CO2H2NCOONH4 H2NCOONH4H2NCONH2+H2O

硝酸銨

4NH3+5O24NO+6H2O 2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO NH3+HNO3=NH4NO3

其餘:碳酸氫銨、硫酸銨、氯化銨、氨水、硝酸鈣、硝酸鉀等

磷肥

過磷酸鈣/普鈣

硫酸處理。成分:Ca(H2PO4)2·H2O和CaSO4

其餘:重過磷酸鈣 Ca(H2PO4)2,鈣鎂磷肥、KH2PO4等

鉀肥

草木灰K2CO3,氯化鉀,硫酸鉀、硝酸鉀等

復合肥料

銨磷復合肥、硝磷復合肥、硝酸銨、 KH2PO4等

農葯

實例

作用、影響

殺蟲劑

有機氯(DDT 、六六六 、DDE)有機磷、氨基甲酸酯類、擬除蟲菊酯類等。

防治有害生物,提高農作物產量。影響生物群落、土壤、大氣、水等。

殺菌劑

波爾多液(硫酸銅、石灰)、石灰硫磺合劑等、除草劑等

植物生長調節劑

乙烯利、矮壯素等

肥皂

通式

肥皂成分

高級脂肪酸鈉(鉀)

RCOONa或RCOOK

生產原理

油脂水解/鹼性條件

去污原理

水中電離

RCOONa=RCOO-+Na+

親油基(憎水基)

RCOO-

親水基

Na+

主要作用

使肥皂、油污、水之間發生潤濕、乳化、起泡

簡單圖示

第四單元 化學與技術的發展教學重點(難點):1、化肥為農作物補充必要的營養元素,主要化肥的生產原理;了解農葯的組成、結構和性 質是決定其防治病蟲害效果的關鍵因素。化肥、農葯的使用及其對環境的影響。2、了解肥皂、合成洗滌劑的組成、特點、性質及其生產原理。3、通過典型實例了解精細化學品的生產特點,體會化學與技術發展在滿足生產和生活需要中的不可替代作用。知識歸納:

合成洗滌劑

故態:洗衣粉 液態:洗潔凈

主要成分

烷基苯磺酸鈉

生產原理

結構優化

1、確定合適的碳鏈長度(12~18)。(過長水溶性降低,過短水溶性過強)2、不含支鏈的烴基。(容易生物降解)3、合理配方。(提高綜合性能,環境污染、增白、香味等)

工業味精:表面活性劑。用量少,能顯著降低水與空氣或其他物質的界面張力(表面張力), 提高工業生產效率,提高產品質量和性能。

10. 離子交換膜的原理是什麼

離子交換膜又稱離子選擇透過性膜。
按其功能和結構的不同,可分為陽離子交換膜、陰離子交換膜、兩性交換膜、鑲嵌離子交換膜、聚電解質復合膜5種。離子交換膜的構造和離子交換樹脂相同,但為膜的形式。
離子交換膜可製成均相膜和非均相膜兩類。採用高分子的加工成型方法製造。①均相膜。先用高分子材料如丁苯橡膠、纖維素衍生物、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈等製成膜,然後引入單體如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等,在膜內聚合成高分子,再通過化學反應引入所需功能基。也可通過甲醛、苯酚等單體聚合製得。②非均相膜。用粒度為200~400目的離子交換樹脂和普通成膜性高分子材料如聚苯乙烯、聚氯乙烯等充分混合後加工成膜製得。為免失水乾燥而變脆破裂,須保存在水中。
離子交換膜主要應用於海水淡化,甘油、聚乙二醇的除鹽,放射性元素、同位素及氨基酸的分離,有機物及無機物純化,放射性廢液處理,燃料電池隔膜及選擇性電極等。

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