‘壹’ 高考化学电解质知识
高考正在悄然袭来,高考生要抓好剩下的时间认真复习,江苏地区的考生也正在认真备考,想知道化学这门科目需要复习哪些知识点吗?下面是我整理分享的高考化学电解质知识,欢迎阅读与借鉴,希望对你们有帮助!
高考化学电解质知识
第一片:电解质和非电解质
1.电解质:在水溶液里或熔融状态下,能导电的化合物。
2.非电解质:在水溶液里和熔融状态下,均不能导电的化合物。析疑:
⑴二者均必须是化合物,混合物、单质,既不是电解质,也不是非电解质(非非此即彼),
⑵二者的区别是其导电性,和溶解性无关,
⑶是有的条件下的导电性(非自然的),
⑷注意电解质的“和”与非电解质的“或”,
⑸必须是物质的本身导电性,不是发生化学反应后,生成物质的导电。
⑹酸、碱、盐的电解质,有机物一般是非电解质,
⑺二氧化硫、二氧化碳、氨气是非电解质。
3.附:物质的导电性
⑴导电原因是带电粒子的定向移动,
⑵有导体、半导体的导电(电子的定向移动→属物理变化)和电解质的导电(离子的定向移动→属化学变化)两种情况。
⑶电解质的导电分两种情况,水溶液里和熔融状态,
⑷熔融状态下能导电的一定是离子化合物→离子化合物和供价化合物的鉴别,
⑸导电能力的大小,两方面决定,离子所带电荷的多少及离子浓度的大小。
第二片:强电解质和弱电解质
1.强电解质:在水溶液里,可以完全电离的电解质。
2.弱电解质:在水溶液里,部分电离的电解质。析疑:
⑴二者的区分标准是电离程度,
⑵电离的环境只能是水溶液(熔融状态下要么不电离,要么是全部电离),
⑶体系中是否存在电解质的电离平衡(一定存在水的电离平衡的),
⑷体系中是否存在电解质分子(分子一定有H2O)
⑸与电解质的溶解性无关。
⑹强酸、强碱、绝大部分盐是强电解质,弱酸、弱碱、极少数盐(醋酸铅等)是弱电解质。
第三片:电离
1.电离:电解质在水溶液或熔融状态下离解成自由移动离子的过程。
2.电离方程式:用来表示电解质电离的方程式。
3.电离平衡:一定温度下,弱电解质在水溶液中,分子化速率和离子化速率相等,溶液中各组分保持不变。
4.电离度:弱电解质水溶液中,达到电离平衡时,已电离的电解质分子数占原来总分子数(包括已电离的和未电离的)的百分数。
5.电离平衡常数:弱电解质在一定条件下电离达到平衡时,溶液中电离所生成的各种离子浓度以其在化学方程式中的计量为幂的乘积,跟溶液中未电离分子的浓度以其在化学方程式中的计量为幂的乘积的比值。
析疑:
⑴电离的条件是溶于水或加热,不是外加电源,
⑵电离结果是生成自由移动的离子(可能是原来没有离子的共价化合物,也有可能是有离子不能自由移动的离子化合物),
⑶电离平衡只有弱电解质,
⑷电离方程式的书写注意事项,
⑸电离平衡遵循平衡移动原理
高考化学水解知识
1.概述:
水解是高中化学较常见、也是较重要的一类化学反应,说到底就是和水发生的复分解或取代反应。均为吸热反应,升高温度,水解程度增大。溶液越稀,水解程度越大。
2.实质:被水解是物质,在水分子作用下断键后,其阳性基团结合水分子中的阴性基团OH,阴性基团结合水分子中的阳性基团H,可表示为:
3.分类:
⑴卤代烃(卤素原子)的水解:氢氧化钠水溶液(NaOH作催化剂)生成醇。
⑵酯的水解:酯化反应的逆反应,生成醇和酸;酸做催化剂可逆,碱作催化剂不可逆,(油脂碱性条件下的水解为皂化反应)。
⑶蛋白质的水解:生成氨基酸,酸或碱均可作催化剂,且均不可逆。
⑷多糖的水解:蔗糖水解得一分子葡萄糖一分子果糖,麦芽糖水解得两分子葡萄糖,淀粉、纤维素水解的最终产物都是葡萄糖。纤维素水解用浓硫酸作催化剂,其他三个水解用稀硫酸作催化剂。
⑸一些特殊金属化合物水解:
①碳化物:CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2↑,Al4C3+12H2O=4Al(OH)3+3CH4↑,
②氮化物:Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑,
③硫化物:Al2S3+6H2O= 2Al(OH)3+3H2S↑,
④非金属卤化物:PCl5+4H2O=5HCl+H3PO4,ICl+H2O=HCl+HIO,
⑤氢化物:NaH+H2O=NaOH+H2↑
⑹盐类的水解:中和反应的逆反应,生成酸和碱。除少数强烈双水解外,通常都十分微弱。处理该部分问题需要牢记:
有弱才水解,无弱不水解;谁弱谁水解,越弱越水解;谁强呈谁性,同强呈中性。
4.延伸
⑴醇解,⑵氨解,⑶酯交换等
高考化学盐类水解知识
第一片:概述
1.概念:在水溶液中,盐电离出来的离子结合水电离的H+或OH_生成弱电解质的过程。
2.条件:⑴盐应是可溶性的,⑵能电离出弱酸根离子或弱碱的阳离子
3.实质:生成弱电解质,破坏了水的电离平衡,促进了水的电离。
4.规律:有弱才水解,无弱不水解;谁弱谁水解,都弱都水解;越弱越水解,越稀越水解,越热越水解。谁强显谁性(适用于正盐),同强显中性。
第二片:注意
⑴盐类的水解是中和反应的逆反应,通常情况下非常微弱(强烈双水解除外),因此离子方程式中,用可逆符号,不用等号,产物不标“↓”和“↑”。
⑵水解为吸热反应
⑶多元弱酸根的水解分步进行,难度逐渐增大,通常以第一步为。多元弱碱的金属阳离子水解,一步完成。
⑷双水解:由弱酸根和弱碱的阳离子组成的盐,因分别结合H+和OH-而相互促进,使水解程度变大,甚至完全进行的反应。具体有:
①强烈双水解的反应完全,离子方程式用等号表示,标明↑↓,离子间不能大量共存。如:Al3+与CO32- 、HCO3- 、S2-、HS-、HSO3-、AlO2-,Fe3+与CO32-、 HCO3-
②不完全反应的双水解,离子方程式用可逆符号,产物不标明↑↓,离子间可以大量共存。如:NH4+与CO32- HCO3- S2-,HS-,CH3COO-等。
③弱酸根和弱碱的阳离子在溶液中,也不一定都是双水解,有时候可能是复分解,如:Na2S+CuSO4;有时候可能是氧化还原,如:FeCl3+Na2S。
第三片:应用
⑴判断溶液的酸碱性。
依据水解规律:谁强呈谁性,同强呈中性。但,常见的NaHSO3溶液呈酸性。
⑵对比酸或碱的相对强弱。
越水解约弱,不水解为强。如:若NaX、NaY、NaZ溶液的PH值分别是7、9、11,则只有HX为强酸,HY、HZ均为弱酸,且酸性为HY>HZ。
⑶判断溶液中相关粒子浓度的关系
一般考查的有大小关系、电荷守恒、质子守恒、物料守恒、综合应用。
①以Na2CO3溶液为例:溶液中存在
Na2CO3=2Na++CO32-、CO32-+H2O HCO3-+OH-、HCO3-+H2O H2CO3+OH-及H2O H++OH-
A.大小关系:c(Na+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-)>c(H+),
B.电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+2c(CO32-)+c(HCO3-)
C.质子守恒:c(OH-)=c(HCO3-)+2c(H2CO3)+c(H+)
D.物料守恒:c(Na+)= 2[c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3) ]
E.其他关系往往是利用前面的三个守恒,以某种离子为媒介的组合,或以不水解的Na+的量进行换算。视具体情况而定,不过这类考题出现几率非常大。
②若NaHY的溶液呈碱性,说明HY-的水解大于其电离,则:c(Na+)>c(HY-)>c(OH-)>c(H2Y)>c(H+)> c(Y2-),常考的是c(Na+)> c(H2Y)> c(Y2-)。若NaHY的溶液呈酸性,说明HY-的电离大于其水解(NaHSO4不水解),则;c(Na+)>c(HY-)>c(H+)> c(Y2-)>c(H2Y)>c(OH-),常考的是c(Na+)> c(Y2-)>c(H2Y)。
③等物质的量的NaY和HY混合液,若呈碱性,说明Y-的水解大于HY的电离,则:c(HY)>c(Na+)>c(Y-)>c(OH-)> c(H+),若呈酸性,说明Y-的水解小于HY的电离,则:c(Y-)>c(Na+)>c(HY)>c(H+)> c(OH-)。
⑷判断盐溶液蒸干、灼烧后的产物
①若生成的是不挥发性的酸,则是原物质,如Al2(SO4)3、CuSO4。
②若是挥发性的酸,蒸发得其氢氧化物,灼烧的其氧化物,如AlCl3→Al(OH)3→Al2O3,FeCl3→Fe(OH)3→Fe2O3
③还原性物质,得其氧化物,如Na2SO3溶液蒸干后得到Na2SO4固体,FeSO4溶液蒸干灼烧后得Fe2(SO4)3。
④受热易分解的物质,蒸干灼烧后得到其分解产物,如NaHCO3溶液蒸干灼烧后得到Na2CO3固体、Ca(HCO3)2溶液先分解成CaCO3再灼烧,最后得CaO、 Mg(HCO3)2先变成MgCO3再变成了溶解度更小的Mg(OH)2最后灼烧后得MgO。
⑤阴、阳离子均易水解、易挥发或易分解的盐,溶液蒸干后无固体物质残余。
如NH4HCO3、(NH4)2CO3、(NH4)2S等(NH4Cl、NH4I亦如此,又不完全一样)。
⑸生产,生活中的应用
明矾做净水剂、纯碱做洗涤剂(热的更好)、泡沫灭火剂、配FeCl3溶液加盐酸、铵态氮肥不能和草木灰混用等等。
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‘贰’ 工业卤水的用途
工业卤水(brine;bittern;brine water) ,俗称为盐卤、苦卤、卤碱 ,是氯化物、硫酸盐、可溶性碳酸盐等盐类的水溶液,由海水或盐湖水经化学反应和物理方法制食盐(NaCl)后,残留于盐池内的母液,主要成分有氯化镁(MgCl2)、硫酸钙(CaSO4)、氯化钙(CaCl2)及氯化钠(NaCl)等多种盐类物质,味苦,有毒。蒸发冷却后析出溶质结晶,称为卤块。
一、工业卤水处理意义
为了除去卤水中有害杂质,提高生产强度,延长生产时间,进行综合利用,制盐生产中,净化卤水是极其重要的一环。其主要优点是提高产品质量。由于所有卤水几乎均含有杂质,某些杂质会严重污染产品,甚至毒害人体。如四川、湖北一带所产钡黄卤,含氯化钡高达2~4克/升。当蒸发过程中,析出食盐时,氯化钡随母液一道附着于盐粒上,干燥后,氯化钡便析出混合于食盐之中,成为钡盐。氯化钡属有毒物质,人食用后出现中毒症,甚至造成死亡。
二、工业卤水处理方法概述
1、气体吹出法
在天然卤水,尤其黑卤中,常含有硫化氢(H。s),它是无色而有恶臭味的气体,比重1.1906。硫化氢溶于水、乙醇和甘油,溶于水后生成氢硫酸。硫化氢在制盐过程中将和铁作用生成硫化铁而污染产品,腐蚀设备,故硫化氢必须从卤水中除去。
国外采用气体吹出法。荷兰亨盖罗盐场,使卤水流经20英尺宽(1英尺=O.3084米),150英尺长,4英尺深的槽,槽中装有挡板,卤水沿槽迂回前进,空气由鼓风机自下而上鼓入槽内挡板间卤水中,形成分散小泡,将卤水硫化氢带出。此法可将大部分硫化氢除去,余下少量硫化氢则待卤水流出充气槽后加入氯气,将硫化氢氧化为游离硫而在沉降槽中沉降。
塔炉脱气法也可将硫化氢除去。卤水由塔顶喷淋而下,与上升的烟道气逆流接触,卤水温度逐渐上升,硫化氢在卤水中的溶解度随温度的升高而降低,逸出的硫化氢则随烟一起排出,如此循环数次,即可将硫化氢除去。
脱去硫化氢的方法,除吹出法外,也可将绿矾(FeS04"7H:0)加到含硫化氢的黑卤中,生成硫化亚铁沉淀。
H2S+FeS04•7H20—+FeSI+H2S04+7H20从而除去卤水中的硫化氢。
2、支条架法
设支条架以浓卤,我国有悠久历史。四川自贡、五通桥以及蓬莱均用支条架浓缩卤水并除去硫化氢和二水硫酸钙。因此,支条架法除具浓缩卤水之作用外,亦是净化卤水的方法。支条架法尤在日光充足而常有风的地方甚为经济。其布置方向一般为面向东西,以利日照。支条架系木、竹结构,高7~9米,长lo~15米,架的两面铺以细竹枝(或细柳枝),上面有直径125~150毫米的盐水管安装在架顶,两侧有若干个5毫米小孔,淡盐水由两面沿竹枝分散下卤流,直至水泥底盘,然后流回卤水贮池。由此再将卤水泵至架顶盐水管循环,借以蒸发水分,除去部分硫化氢,将低价铁氧化为高价铁,以便加入石灰水后,易生成氢氧化铁而沉淀。当盐水浓缩至14~15。B6时,CaS0。•2H。0从卤水中结晶析出,结垢于枝梢。
3、石灰(或烧碱)~芒硝法
本法广泛用于有钡黄卤的处理,加石灰(或烧碱)以除去铁和镁,加芒硝以除钡。反应后均生成极难溶于水的沉淀Mg(OH)。(溶度积为1.2×1011),Fe(oH)。(溶度积为1.1×10。36),BaS04(溶度积为1.08×1010),从而从卤水中分离除去。
4、黄、黑(岩)卤混合法
在有黑卤或岩卤有钡黄卤同时生产的地区,一般采用黄、黑(岩)卤混合法。因为黑卤和石膏型卤水中存在着杂质CaSO。而在芒硝型卤水中存在大量Na。SO。,这两种物质均可以和黄卤中BaCl:作用生成BaS0。沉淀,使两种卤均可得到精制而不消耗处理药剂。在有这种条件的地方,采用此法极为经济。其基本反应为:
BaCl2+CaS04--*BaS04l+CaCl2
BaCl2+NazS04--•'BaS044+2NaCl
5、石灰一纯碱法
使用石膏型卤水制盐时,为除去钙、镁杂质,现国外广泛采用石灰一纯碱法。此法的优点是工艺成熟,设备简单,除去率高。一般镁除去率可达97~99%,钙除去率达98~99%。对于镁含量低的卤水可不用石灰而采用纯碱法。
在某种卤水中含有Ca(HCO。)。,CaSO.,MgSO。,MgCI。等杂质,它们和石灰及纯碱反应,生成难溶性的沉淀而从卤水中分离。
MgS04+Ca(OH)2---Mg(OH)2l+CaSO。
MgCl一Ca(OH)2一Mg(OH)2I+CaCI。
Ca(HCO。)。+Ca(OH):--•2CaC0。I+2H。0
CaS04+Na2C03-一CaC03{+Na2S04
CaCl2+Na2C03-+CaC03l+2NaCl
若同时加入两种药剂,则反应按下列各式进行:
CaO+H20—Ca(OH)2
Ca(0H)2+Na2C03--CaC03I+2NaOH
Ca(HC03)2+2Na0H—-CaC03l+Na2C03+H20
MgSO。+2Na0H--Na2S0。十Mg(OH)。I
CaS04+Na2C03一CaC03I+Na2S04
按照以上反应计算所得的结果均一样,与石灰,纯碱的JJn*次序无关。
6、石灰一芒硝一碳化法
对于含MgCI。,MgSO。,CaSO。,CaCl:的卤水,采用此法甚为合理,可用最少的纯碱而保证净化良好。国外亦有采用此法于工业生产的。
此法的基础在于石灰和芒硝反应而生成NaoH,NaOH与烟道气反应而生成Na:C0。,Na。C0。再与Ca2+作用生成难溶物质CaCO。。反应分两步进行。
第一步
MgCl。+Ca(OH)。--Mg(OH)。;+CaCl:
CaCl2+Na2SO。--'CaS04+2NaCl
MgS0。+Ca(OH):--*Mg(OH)。I+CaSO。
Ca(OH)2+Na2SOd--*CaS0{+2Na0H
第二步
2NaOH+C02—..Na2C03+H20
CaS04+Na2C03一CaC03l+Na2S04
反应中所得沉淀是Mg(oH)。、CaC0。和CaS0。,而溶液中所得生成物是NaCl和Na:S0。,因此,制盐母液可回头使用,利用其中芒硝。
CaS0。在NaCl和Na。S0。溶液中的溶解度大大降低,第一步反应生成的CaSO。基本沉淀析出。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
7、烧碱一纯碱一氯化钡法
此法适用于含Ca”,M92+和S0。’的卤水,所精制的卤水杂质甚少,可供要求很高的食用盐及工业用盐,其反应如下:
MgCl2+2NaOH—+Mg(0H)2l+2NaCl
FeCl。+3NaOH—•Fe(OH)。l+3NaCl
CaSO.+Na:C03一CaC03l+Na2SO。
CaCl2十Na2C03一CaC03l+2NaCl
Na:SO{+BaCl2--*BaSOI4+2NaCl
反应结果,卤水中杂质基本除去,并增加卤水中NaCl含量。此种卤水用于蒸发极为理想,对防止结垢,减少料液沸点上升,降低料液粘度,保证产品质量均有重要作用。不过,此种精制法所用药剂费用昂贵,若全面实现产品综合利用,此法亦可采用。世界各地制盐厂和化工厂亦有部分采用此法。
‘叁’ 高一物理中波的图像怎么看
在波形图上,一个完整的波形所对应的x轴的长度就是波长,y轴最大得高度对应的就是振幅。
在振动图上,一个完整的波形对应的时间为周期,周期的倒数就是频率。
沿波的传播方向,波形上坡,质点下坡。根据这个规律你就可以判断。题目中至少会告诉波的传播方向或者质点的振动方向,然后求另外一个。
‘肆’ nazs是什么化学名称
工业制备硫化钠(NazS)的原理是Na2soj+4C—Na?S+4coT。
‘伍’ 等离子体光源的特性
等离子体光源是近代光谱分析中应用最为广泛的光源。等离子体是已被电离的气体,又被称作物质的第四态,即固体→液体→气态→等离子态。与普通气体不同的是,它有一定的电离度,是电离度在0.1%以上的气体,是电的导体,通过电流加热气体或其他加热方式获得高温。等离子体光源有电感耦合等离子炬(ICP)、直流等离子体喷焰(DCP)、微波感生等离子炬(MIP)和电容耦合等离子炬(CCP)。这些光源都有其各自的特点和局限性,目前对ICP的研究与应用最为普遍。
(1)等离子体放电的一般性质和原理
ICP光源的历史可以追溯到一百年以前,但作为原子光谱分析方法的光源和原子化装置实际上始于1961年Reed的研究工作,并于20世纪70年代迅速发展,成为一种新型分析方法。
图8.3 试样在不同形状等离子体中行为比较
a—泪滴状ICP(无中心通道);b—环状ICP(有中心通道)
(3)等离子体放电区域的划分
ICP放电可分为以下几个区域:
感应区(inction region):这是等离子体的环形外区。高频功率主要通过该区域而耦合到等离子体中,是分析物蒸发→原子化→激发→电离所需能量的供给者。
轴向通道(axial channel):感应区所环绕的区域为轴向通道(或称分析通道、中心通道),依其观测高度(感应线圈以上的距离)可分为预热区(preheating zone,PHZ)、初辐射区(initial radiation zone,IRZ)及标准分析区(normal analytical zone,NAZ)。预热区的主要作用是加热气体并使溶剂挥发;初辐射区是分析物蒸发和原子化的主要区域;标准分析区是分析物激发、电离和辐射的主要区域,是最合适的观测区,其位置视分析物及谱线性质而定,并与耦合至等离子体的功率及内气流量等有关,一般在感应线圈以上10~15mm。
尾焰(tail plume):在更高的观测高度,由于中心和周围区域之间的气体混合,等离子体的环状结构消失,形成尾焰。
(4)试样在等离子体光源中发生的复杂过程及谱线强度
试样在进入等离子体光源后会经历蒸发过程、离解或原子化过程、激发过程、电离过程、扩散迁移过程、辐射跃迁过程、自吸收过程,若用溶液气溶胶进样,还有雾化过程和溶剂挥发过程。由此可见,分析物在光源中所发生的过程是相当复杂的。对于普通的自由扩散的非封闭型光源(如电弧和火花等),多数元素的气态原子平均停留时间约为10-3s,也就是说,如果每秒有1000个原子进入光源,仅有1个原子在其中停留并参加原子化和激发,而999个原子都白白跑掉了。可见,在这些光源中,蒸气的利用率是很低的。对于如ICP这样流动的、非自由扩散型的光源,放电的环状结构和较高的温度,使试样易于导入,并能够有效蒸发。如以载气将试样带入光源,则气体流动引起的质量迁移将起主要的作用,不考虑横向扩散或径向扩散,试样粒子在通道中停留的时间将主要取决于中心载气流的线速度,并与中间的辅助气流流速也有一定的关系。在ICP放电通道中,小的载气流量、低的等离子体温度、高的观测高度和较大的气流截面,将使试样粒子在通道中的停留时间增大。有人曾经估计,试样在Ar-ICP放电加热区中的停留时间约为在N2O-乙炔火焰中停留时间的4000倍(采用的等离子体温度为8250 K,火焰温度为2800 K)。一般情况下,试样在加热区停留时间平均为4.3ms,而在观测区停留时间平均为1.5ms。在ICP放电高温下,这样长的停留时间对于分析物试样微粒的蒸发一般是足够的,即使对于那些难熔、难挥发的化合物,亦可实现完全挥发。
当试样中某种元素的原子受激发后,由基态E0激发到Ei,再由高激发态Ei跃迁回较低的激发态Ej时,其谱线强度Iij与下列因素有关:①与单位体积内被激发到Ei能级的原子数Ni成正比;②与Ni个受激原子向低能级Ej跃迁时的概率成正比;③与能级i、j的能量差值Ei-Ej(即hνij)成正比。
谱线有其自然宽度,相当于两能级宽度之和,存在变宽效应。谱线的形状取决于发射体的原子结构,等离子体的电子密度、温度以及组分。在等离子体中,谱线变宽主要有两种:多普勒(Doppler)变宽,由发射体的随机性热运动所致;斯塔克(Stark)变宽,不均匀强电场及高速运动中的高密度带电离子和电子引起的谱线变宽。
元素的原子在激发态时能辐射出何种波长的光,那么它在基态或低激发态时也能吸收何种波长的光。在以前的电弧或火花光源中,高灵敏线在浓度很高时出现谱线中央部分强度减弱的现象,好像分成了两条谱线,这种现象称为谱线的“自蚀”,轻微者称为“自吸”。在电弧中,包围着弧焰四周的是温度较低的原子蒸气云层,所以当弧焰中心发射出的辐射通过这一段路程时,将有部分被蒸气云层中温度较低的同类原子所吸收。ICP光源中,由于中心通道的存在,自吸现象不严重。
‘陆’ 硫代硫酸盐及超氧化物的化学性质(方程式)
硫代硫酸盐
Thiosulfates
iudailiusuan”n 硫代硫酸盐Thiosulfates 袁伟北京化工大学 1. 2. 3. 3 .1. 3.2. 3.3. 4. 4 .1. 4 .2. 4 .3. 4 .4. 4 .5. 4.51。 4 .5.2. 4 .6. 概述··········································……747 结构··········································……748 性质··········································……748 热力学性质和电化学性质···············……748 化学通性····································……748 腐蚀性·······································……749 硫代硫醉钠·································……749 性质··········································……749 生产方法····································……75。 产品规格····································……751 经济概况····································……751 分析方法····································……751 定性分析···”·······························……751 定t分析····································……751 毒性··························.···············……751 5 .3. 5。4. 5 .5. 5 .6. 5 .7. ‘. ,. 7。1. 7 .2. 8. 参考文献 用途·······································”·……751 硫代硫酸按·································……752 性质··································,·······……752 生产方法····································……752 产品规格····································……752 经济概况·····,…‘···············”·········……753 分析方法··························~········……753 毒性··········································……753 用途··········································……753 其他硫代硫酸盐···························……753 硫代硫破根配合物和有机硫代硫酸盐……753 硫代硫酸根配合物························……753 有机硫代硫酸盐···························……753 环境保护和综合利用·····················……754 .…,,,.,二“..…“..…,“‘..…,,..…,·.…“二““‘.…754 硫代硫酸盐是由不稳定的硫代硫酸(HZSZO3) [14921一76,7〕衍生而来的.硫代硫酸根离子是具有化学 式5203’一的阴离子,它可看成是50‘2一中的一个氧原子被 硫原子所代替,具有四面体构型和C3v对称性。s:0。卜中 杯个硫原子的平均氧化值为+2,与硫的最高氧化值+6 和最低载化值一2相比,具有还原性和氧化性。此外,硫 代硫酸根离子还具有较强的配位能力。硫代硫酸盐在化 工生产中用作还原剂,在纺织和造纸工业中用作脱氛剂, 在照相工艺中用作定影剂,还用于电镀、骤革等部门。 1.概述 由于H:5203的热不稳定性,室温下纯硫代硫酸是不 存在的,当H十与5203卜相遇时,得到的是S、50:和 H 20。 得二乙醚合硫代硫酸HZSZO3·2(CZHS):O。 Na:5203+zHel三竺H:s,03+ZNael 它在一30℃时分解为连三硫酸H:530。[27621一39一2〕和 H多[lj,在。℃附近,该无水硫代硫酸即自行定量地分解 为硫化氢和三氧化硫阁。 HZSZO3—HZS+汉)3 这一分解反应与硫酸的分解反应完全类似,而且在无水 状态下,其分解产物H:S和50:之间并不发生氧化还原 反应,从而提示可在无水条件下于乙醚中使化学计量的 三氧化硫和硫化氢定量反应,方便地制得硫代硫酸。 503+HZS 乙醛 一78℃ HZS20s 52032一十ZH+-一S+502+HZO 使氛磺酸与硫化氢作用,可以制得完全不含溶剂的 无水硫代硫酸〔53652一21一7〕。 在低温一78℃时,于乙醚中在微量水的催化下,使无 水硫代硫酸钠“7783一18一8〕与干燥的抓化氢作用可以制 ClS()3H+HZS一HZSZO3+HCI liu硫代硫酸盐 第10卷 一 月乙 、.刁lesl.......J S 。l一!。 硫代硫酸水溶液可用弱酸HZS与硫代硫酸铅 〔26265一65一6〕反应或在一10℃时用浓硫代硫酸钠溶液与 Hcl反应制得。它不稳定,逐渐分解为S、50:和连硫酸。 由于S的电负性比O小,因此硫代硫酸是一个比硫酸稍 弱的强酸,用玻璃电极测得的两级电离常数分别为K:一 0.25和KZ~0.015[,}。碱性溶液中5203,一较稳定。 2.结构 中心硫原子带正电荷,结合能高,氧化值为+6,配位硫 原子带负电荷,结合能低,氧化值为一2。这种化学位移 比X射线发射光谱观察到的位移约大一个数量级,比X 射线吸收光谱的观察也明确得多。 用放射性硫同位素355的标记实验闭表明,硫代硫酸 根中的两个硫原子是不等价的。用舫S与亚硫酸根反应, 可得标记的硫代硫酸根,当加酸再度分解为硫和亚硫酸 氢根时,放射性主要呈现在硫上。 3.性质 355+5002一—3555《)32一 355沃)32一十H+—355+HSO3一 同样,当标记的硫代硫酸银〔83682一20一6]分解时,放射 性主要呈现在硫化银上。 3.1.热力学性质和电化学性质 水合硫代硫酸根离子的标准摩尔生成焙△万易。是 一644.3kJ/mol,它的标准摩尔吉布斯生成自由能△《琅。 是一532.ZkJ/mol,它的标准摩尔嫡S兔。是12IkJ/ mol[8〕。 25℃时氧化还原电对5203卜/S的标准电极电势是 十。.SV,其电极反应为: Ag:355503+HZO—AgZ”几S+HZSO, 52032一+6H+十4e—25+3Hzo 对五水硫代硫酸钠【10102一17一7]所作的X射线晶体分析 表明,在硫代硫酸根离子的四面体结构中,S一S键长为 201.3士0.spm,而S一O键长为146.5士0.4pm,这种键 长意味着有相当程度的S一S二键和S一0二键的性 质[2,5〕。由于s一S键比S一O键弱,因此硫代硫酸盐也较 硫酸盐易分解。对一水硫代硫酸钡的中子衍射数据也支 持上述的结构和键长数值田。 五水硫代硫酸钠的X射线光电子能谱记录到硫的 ZP12和2P3,2谱线(见图1)。 氧化还原电对H:S(〕3/5203”一的标准电极电势是 +0.40v,温度系数为一1.26mV/K。其电极反应为: ZH:503+ZH++4e—520a2一+3H:0 氧化还原电对503卜/5203,一的标准电极电势是 一0.58v,温度系数为一1 .145mV/K。其电极反应为: 2别〕32一+3HZO月一4£—52032一+6OH- 氧化还原电对540扩’/5203卜的标准电极电势是 +0. 08v,温度系数为一1.llmv/K。其电极反应为阁: S‘062一+Ze—2 52032一 翘 哪 当硫代硫酸根离子被氧化时,主产物是连四硫酸根 离子5.0。卜,其副产物在酸性溶液中是HS03卜,在碱性 溶液中是530‘卜。用汞或铂电极进行电解还原则产生等 量的硫离子和亚硫酸根离子。 5203卜+2己一52一+5032- 1 70 165 160 结合能.eV 3.2.化学通性 图l硫代硫酸钠的2PI/2.ZPazZ谱线 图中出现的二重双线代表两种不同化学环境的硫原 子,两种硫原子的2P电子结合能之间有6.曳V的化学 位移。它们的1:电子结合能和2s电子结合能也分别有 7.oeV和5.seV的化学位移,从而证实硫代硫酸根离子 的硫原子和氧原子是以下述方式连接的川: 748 按、碱金属和碱土金属的硫代硫酸盐可榕于水。它们 的中性或弱碱性溶液较稳定,在酸性溶液中加入亚硫酸 根离子可提高稳定性,相信与下述反应有关。 5203卜+H+—H别〕3一十S 痕量的砷、锑或锡盐催化硫代硫酸盐转化成连多硫酸盐。 在酸性溶液中,温和的氧化剂如过氧化氢,可将硫代 第10卷 硫代硫酸盐liu 硫酸根离子氧化成连三和连四硫酸根离子[l0〕。 3 52032一+4H202—2 530。卜+ZOH一+3H20 2 SZOaZ一+HZOz—50002一+ZOH一 在中性和弱酸性溶液中碘能定量地将硫代硫酸根氧化为 连四硫酸根。 2 52052一+12—50002一+21一 这个反应是应用范围广阔的碘容量分析法的基础。 强氧化剂如氛、澳、高锰酸盐、铬酸盐、次抓酸盐、 次澳酸盐、次碘酸盐及碱性过氧化氢溶液,可将硫代硫酸 根离子直接氧化成硫酸根离子. 3.3.腐蚀性 铜基合金由于铜与硫代硫酸根离子能反应生成硫化 亚铜,故被硫代硫酸按〔7783一18一8〕和硫代硫酸钠严重 腐蚀,100℃时年腐蚀速率超过lokg/m“[la·’‘”。高硅铸铁 在100℃时的年腐蚀速率小于4.4kg/mZ,奥氏体型不锈 钢在100℃时的年腐蚀速率则小于0.4kg/m,,后者是制 备硫代硫酸盐工艺中所用泵、管道、反应器和贮槽的首选 结构材料。当硫代硫酸盐与连多硫酸HZS.0‘(n一2~5) 之间存在反应平衡时,应考虑硫代硫酸盐引起铬镍不锈 钢金属应力腐蚀破坏的可能性[l5〕。 4.硫代硫酸钠 52032一+20H一+4H202—2 50;2一+SHZO 5203卜+ZOH一+4C10-—2 5042一+4CI一+H:O 酸性过氧化氢溶液,如果有痕量Fe2+存在,也能将硫代 硫酸根离子氧化成硫酸根离子。 520;卜+sHZoZ’竺里250;卜+ZH++zHZo 金属铜、锌和铝可将硫代硫酸盐还原为硫化物和亚 硫酸盐,与电解还原的产物相同。 S:032一+ZCu一仁u:S+5032- 此处铜的氧化值为+1,说明Cu与S刃3卜反应会生成硫 化亚铜。CN一可将S必3卜还原为S〔),,一。利用这个反应,硫 代硫酸盐可作为氰化物中毒的解毒剂. 4.1.性质 五水硫代硫酸钠[10202一17一7”NaZsZO3·SHZO,俗 称海波或大苏打。分子量248.17,为无色透明单斜晶体, 无臭,有清凉带苦的味道。在33℃以上的干燥空气中易 风化,在潮湿空气中微潮解。密度(17℃)1.729kg/m‘。 其重要物理性质见表l。五水硫代硫酸钠迅速加热至 48℃,则溶解在自身的的结晶水中。10。℃失去全部结晶 水,灼烧即分解为硫化钠和硫酸钠。微溶于乙醉.有还原 作用。 表1五水硫代硫破钠的,姿.理性质 52032一+CN-一5032一+SCN一 硫代硫酸根离子有适中的配位能力,与Ag十能生成 稳定的[Ag(5203)2〕’一和[Ag(5203)3〕卜配离子。照相 技术上就利用此反应将底片上未感光的AgBr配位溶 解掉。 25:032一+AgBr—【Ag(S,O。):〕卜+Br- 铅也能生成二配位或三配位的硫代硫酸根配合 物[l’〕,汞与硫代硫酸钾[10294一66一3〕能生成四配位的配 合物。 PbS203+52032-—[Pb(S:03)2〕2- [Pb(5203)2〕2一+5203’-—〔Pb(5203)3〕一 HgO+4K:S:03+Hoo一K。仁Hg(S:03);〕+ZKOH 在0~60%的丙酮溶液中用电位法证实能生成 混合配合物“Ag(SCN)(520。)]卜和[^g(sCN)2 (5 203)〕3一[‘,〕。 重金属如铜、铅、银等的硫代硫酸盐在加热时能分解 为硫化物,因此碱金属硫代硫酸盐可作沉淀重金属硫化 物的沉淀剂。 ┌—————————————┬—————┬————┐ │、性质 │数值 │参考文献│ ├—————————————┼—————┼————┤ │溶解热(25℃),J/g │ 一187 │[16〕 │ │标准生成烤,kJ/mol │一2645.59 │[17〕 │ │标准生成自由能,kJ/mol │一2230.07 │[17〕 │ │标准摘,J/(K·mol) │ 372.38 │[17〕 │ │比热容(固体),J/(g·K) │ 1 .84 │[18〕 │ │水溶液相对密度雌名 │ 1 .0231 │[19〕 │ │ 4.71%(重量,下同) │ 1 .0568 │[20” │ │ 10·99% │ 1 .0827 │ │ │ 15.70% │ 1 .1365 │ │ │ 25.11% │ 1 .2328 │ │ │ 40.81% │ 1 .2950 │ │ │ 50.23% │ 1 .3827 │ │ │ 62.79% │ 34.4 │ │ │水中溶解度,NaZSZO3%(重量)│ 41.2 │ │ │ 0℃ │ 50.6 │ │ │ 20℃ │ 67.4 │ │ │ 40℃ │ 71.3 │ │ │ 60℃ │ 72.5 │ │ │ 80.5℃ │ │ │ │ 100℃ │ │ │ └—————————————┴—————┴————┘ 749 hu硫代硫酸盐 第10卷 无水硫代硫酸钠〔7783一18一8]也可以从72%(重 量)的硫代硫酸钠水溶液中在高于75℃时析出,系白色 粉末,无臭、味咸,密度(25℃)1.667吨/m”,易溶于 水。空气中潮解。它水合时,温度的升高幅度大,可作化 学贮能物〔21〕。 由Na:S:0:和水的平衡相图(见图2)可知,在48℃ 以下,五水硫代硫酸钠最稳定。硫代硫酸钠在无晶种存在 时易形成过冷液体,图2中的虚线即表明这种倾向.如果 结晶点处于虚线以下,则从过冷溶液中析出的是二水合 物〔36989一90一9〕。有报道一水合物〔55755一19一6〕和七水 合物[36989一91一0]也存在[z,”。 在碘量法分析中,硫代硫酸钠滴定液要贮存在暗处,并定 期标定。其酸性溶液稳定性更差。碱性溶液稳定性稍好。 可以用加少量亚硫酸钠、碳酸钠或氢氧化钠以增高溶液 的pH值,从而增大其稳定性,但当空气存在时,会分解 为硫酸盐和硫化物。戊醉(1%)、氛仿(0 .1环)、硼砂 (0 .05%)或苯甲酸钠(0 .1%)可阻滞硫代硫酸钠的氧 化[,3:。 4.2.生产方法 工业制备硫代硫酸钠主要采用三种方法,即亚硫酸 钠法、硫化碱法和砷碱法净化气体副产法山〕.亚硫酸钠 法是将由硫黄燃烧生成的二氧化硫与纯碱溶液作用,生 成亚硫酸钠,再加入硫黄沸腾反应,经过滤、浓缩、结晶 而得。其反应式如下: 液相 斗- 无水盐 液相 NaZC03+502一NaZS0a+C02 NaoSO。+S+SHZO一Na:S:03·5H20 0 00 00以po , 一十 二水物 l:匾 液相 + 五水物 二水物 十 五水物 冰一五水物 to 20 30 40 50 60 70 80 90 100 N。:S泣0、牙(里量) 此法的第一步与生产亚硫酸钠的工艺相同,且吸收反应 较简单。第二步反应要控制好吸硫反应和结晶条件。选好 晶种是得到外观和质量都很好的产品的关健嘟〕。为了加 速NaZSO:与S的反应并提高硫代硫酸钠的产率,可以 在液相吸硫反应阶段添加过量S,加入NaZS或滴加能润 湿硫粉表面的阳离子表面活性剂(如十二烷基毗陡 澳)[2幻。也可以采用在270℃、通空气的条件下,加热S 和N。刃O。混合物的固相制备方法卿〕。硫代硫酸钠的生 产流程示意图见图3。 硫化碱法是利用硫化碱燕发残渣、硫化钡废水中的 碳酸钠和硫黄废气中的二氧化硫反应,经吸硫、燕发、结 晶等步骤制得硫代硫酸钠。 季节日十篡汤斗 I沪11 n〕0 Cn凸}0 ,沙‘卜‘d盛nj,l 沪恻砚 图2 Na,s:03和H,O的平衡相图[22] (虚线表示二水合物晶相的延伸) ZNa:S+NaZC0a+450:一3Na:5203十Coz 由于硫代硫酸是强酸,因此硫代硫酸钠水溶液呈中 性。它的贮存稳定性较差,会因吸收空气中co:使溶液 pH值降低而逐渐分解成亚硫酸盐和硫,使溶液变混浊。 砷碱法净化气体副产法是将含有NaZs:03的焦炉煤 气砷碱法脱硫过程的下脚料,经吸滤、浓缩、结晶后制得。 80℃下千操五水硫代硫酸钠可得无水硫代硫酸钠, 温度高于220℃分解。 }放空 纯碱~一{溶碱槽 尾气吸收塔 厂一一一一一一一一J 502一一叫第一吸收器 第二吸收器卜一J!浓缩反应器 母液 过滤槽 结晶器 离心机一叫筛 晶种 硫代硫酸钠 图3硫代硫酸钠生产流程示意图 750 第10卷 硫代硫酸盐hu 4.3.产品规格 中国化学工业部颁布的五水硫代硫酸钠工业品标准 见表2[28〕。 衰2五水硫代硫.钠标准 ┌———————————————┬——————————┐ │指标名称 │规格 │ │ ├—————┬————┤ │ │一级品 │二级品 │ ├———————————————┼—————┼————┤ │硫代硫酸钠(NaZSZO,·SH:O),%)│ 99.0 │ 98.0 │ │水不溶物,%簇 │ 0 .01 │ 0 .03 │ │硫化物(以S计),%镇 │ 0 .001 │ 0 .003│ │铁(Fe),%镇 │ 0 .001 │ 0 .003│ │水溶液反应 │符合试验 │符合试验│ │粒度,粒/g │50粒以下 │ │ └———————————————┴—————┴————┘ 4.4.经济概况 从60年代到80年代,美国硫代硫酸钠的生产能力 和产量呈逐年下降的趋势。以五水硫代硫酸钠计,196。 年生产能力为4oki,实际生产30kt要但到1981年则分别 下降到3okt和16kt。由于原料、能源和劳动力费用的上 涨,销售价格在20年内增长了近四倍咖〕。美国硫代硫酸 钠产量占世界产量的一大半。中国1994年工业级五水硫 代硫酸钠价格约为1500元八。 4.5.分析方法 4.5.1.定性分析 试剂级和照相级硫代硫酸钠可以用重结晶法由工业 品制得,也可以用试剂级的原料直接合成。用试剂级七水 合亚硫酸钠与粉碎的棒状硫煮沸2h,经浓缩、结晶后即 得五水硫代硫酸钠伽〕。也可将升华硫粉在氮氧化钠溶液 中煮Zh,滤去未溶解的硫.将得到的多硫化钠溶液与亚 硫酸氢钠溶液反应,待硫化物除尽后.过撼、浓缩、结晶 也可制成纯净的五水硫代硫酸钠[s0〕。硫代硫酸钠所含的 游离水对其稳定性有影响,如果用无水乙醉和乙醚顺序 洗涤并静t干燥,则N幻s:0:·5H20的含t可达 99.99%,放ts年后,其纯度仍在”.90~”.94% 之间. 试剂级硫代硫酸钠的中国标准见表3. 向硫代硫酸钠水溶液中加盐酸可出现白色并逐渐转 黄的硫沉淀,同时放出有刺鼻臭味的二氧化硫。向硫代硫 酸钠水溶液中加三抓化铁会出现随即消失的黑紫色。将 含硫代硫酸根离子的中性或弱碱性溶液与二硝酸化三乙 二胺(en)合镍(I)溶液混合,由于发生下列反应而生 成晶状的紫色沉淀。 S:0,卜+[Ns(en)3”2+—〔Ni(en)3]S20a 亚硫酸根、硫酸根、连四硫酸根和硫氛酸根离子皆不干 扰,但硫化氮和硫化按都能分解〔Ni(en)3](NO:):,并 产生硫化镶黑色沉淀。此法的界限稀度为1,25。。。.在 表玻瑞上将一滴硫代硫酸钠溶液与一滴碘一盛氮化钠溶 液混合,如果随即产生气泡,则表明溶液中含有硫代硫酸 根离子.界限稀度为z·350000〔,,〕。 4.5.2.定t分析 在3试捅吸五水旅代碗.钠标准[.l】 一一“规裕 指标名称 硫代硫酸钠(Na:s:0:· SH:0),肠) pH(509/L溶液,25℃) 澄清度试脸 水不溶物,%簇 抓化物(Cl),%( 硫酸盐及亚硫酸盐(以 50;计),%( 硫化物(s),%( 总氮t(N),%( 钾(K),%簇 镁(Mg),%( 钙(Ca),%毛 铁(Fe),%成 重金属(以Pb计),%落 优级纯 99.5 分析纯 99。0 化学纯 98.5 6 .0~7.5 合格 0 .002 0 .02 0 .04 6 .0~7,5 合格 0。005 0 .02 0。05 6 .0~7.5 合格 0 .01 直接定t测定法为:称取1g祥品,溶于70ml无二 氧化碳的水中,用。.lmol/L碘标准溶液滴定,临近终点 时加3ml淀粉溶液(109/L),继续滴定至溶液呈蓝色[sl”。 间接定t测定法为:用澳水将硫代硫酸根离子氧化 为硫酸根离子,用甲酸除去过剩的澳,加标准硫酸铅溶液 从30%乙醉溶液中将硫酸根离子沉淀为硫酸铅.所得滤 液加pH~5的乙酸盐缓冲溶液,以二甲酚橙为指示剂, 用EDTA标准溶液滴定至滤液由红紫色变为黄色伽〕。 4.6.毒性 0 .0001 0 .00025 10,0005 0。002 0 .005 0 .001 0 .001 0 .001 无水硫代硫酸钠对小鼠的半数致死剂量为LDS。= 7.59/kg.世界各国均不将它列为有毒物质,美国联邦食 品、药物和化妆品管理局批准它可作食品添加剂。中国药 典将它列为解毒药,可用于解救佩化物中毒,亦可用于 砷、汞、铅、秘等中毒的解救。静脉注射过快会引起血压 下降[35)。 0 .003 0 .
超氧化物 superoxide
元素与氧化合生成的化合物叫做氧化物(有且只有两种元素组成)。所以超氧化物属于氧化物,是复杂的氧化物。
含有超氧基的无机化合物。是金属离子和超氧离子形成的化合物。其主要品种有超氧化钠(Na2O4)、超氧化钾(K2O4)。钾、铷、铯、钙、锶、钡能形成超氧化物,特征是分子中含有超氧离子O。超氧化物易潮解,加热时便释放出氧气,性质不稳定,具有强氧化性和强吸湿性,置于空气中能与水和二氧化碳发生反应生成碳酸盐,同时放出氧。基于这一性质,它们是氧气再生药板的主要原料,也用作隔绝式氧气面具的产氧药柱。
2KO2+2H2O=2KOH+H2O2+O2↑
4KO2+2CO2=2K2CO3+3O2
超氧化物的制法有:①过氧化物与氧气作用。②钾、铷、铯在过量的氧气中燃烧。③将氧气通入钾、铷、铯的液氨溶液中。
超氧化钠是将过氧化钠在压力为13MPa、温度为350℃的高压釜中通入氧气进行氧化生成的。超氧化钾的制备是在不锈钢置换釜内,以金属钠置换氯化钾得到纯度大于97%的金属钾,熔融的钾压送到特制的喷枪与经过净化的空气混合后喷入氧化炉,在230~250℃下燃烧生成超氧化钾。超氧化钾与宇航员呼出的二氧化碳气体作用,产生的氧气可供他们呼吸。