前言:想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎?我們特意為您整理了5篇二氧化硫和氫氧化鈉范文,相信會為您的寫作帶來幫助,發現更多的寫作思路和靈感。
關鍵詞:中小型鍋爐;煙氣脫硫技術;分析
對于煤粉爐、流化床鍋爐等大型鍋爐,可采用爐內脫硫,通過把石灰石摻入燃煤進行脫硫,煤炭燃燒時會產生高溫,石灰石會分解成CaO,煤炭燃燒產生SO2,兩者發生反應生產穩定的CaSO3并隨著鍋爐渣排出。對于中小型鍋爐,主要采用爐外脫硫,就是把燃煤燃燒產生的煙氣進行水浴進行脫硫。煙氣脫硫技術由多種,其中石灰法、鈉堿法、雙堿法和氧化鎂法最為常用,是本文論述的重點。
1.石灰法
石灰法主要是利用石灰制成的乳液對煙氣進行水浴,進而實現脫硫,石灰是脫硫劑。石灰法脫硫涉及一系列的化學反應,在CaO、SO2、SO32+、CO2、H2O之間存在一個動態的化學平衡。乳液中的Mg、Na、Ca、Cl、K等離子與氣體中SO2、O2、CO2、NOx、SO3等相互反應,其中2個氣液反應、6個固液、22個離子型反應,可生成50多種產物,共生成50多種產物。也就是說,石灰法脫硫是一個氣―液―固三相體系,反應機理復雜,不過核心機理是SO2+CaO=CaSO3、2CaSO3+O2=2CaSO4
在洗滌塔內,SO2溶于水,生成弱酸性的H2SO3,亞硫酸不穩定,會在水中電離,生成H+、HSO3-、SO32-,不過SO32-很少,以H+、HSO3-為主[1]。
SO32-是二價酸,與堿反應,可生成酸式鹽(亞硫酸氫鹽)和正鹽(亞硫酸鹽)。在亞硫酸鹽中,銨鹽、堿金屬鹽、酸式鹽溶于水,其它鹽類均難溶于水,這是煙氣脫硫能實現的原因。
生石灰(CaO)置于水中生成能溶于水的熟石灰Ca(OH)2,與溶于水中的二氧化硫反應,生成CaSO3。CaSO3具有一定的市場價值,可作為副產品進行銷售,也可與氧反應生成石膏。與石灰石相比,石灰的反應活性更強,反應速度快,鈣離子的利用率高,液相阻力小,但易于發生結垢堵塞,不適合大型鍋爐,主要應用于中小型鍋爐。
2.鈉堿法
鈉堿法主要是利用純堿(NaOH)或燒堿(Na2CO3)對煙氣進行脫硫,堿是脫硫劑,涉及的主化學反應有:二氧化硫與氫氧化鈉反應生成亞硫酸鈉和水;二氧化硫與碳酸鈉反應亞硫酸鈉和二氧化碳;亞硫酸鈉與二氧化硫和水反應生成亞硫酸氫鈉;亞硫酸氫鈉與氫氧化鈉反應生成亞硫酸鈉和水;亞硫酸氫鈉與碳酸鈉反應生成亞硫酸鈉和水。副化學反應有:亞硫酸氫鈉與氧反應生成硫酸鈉;亞硫酸氫鈉與亞硫酸鈉反應生成硫酸鈉和水以及Na2S2O3。
由于硫酸鈉會影響二氧化硫的吸收率,所以一定要盡量減少亞硫酸鈉的氧化,比如向吸收液中添加0.03%-0.04%的對苯二胺類(阻氧劑),并定期排放部分廢水。燒堿或純堿具有較強的親和力,幾乎能使得所有的生成物溶于吸收液,有效避免了結垢堵塞的發生。此外,吸收液還可以循環利用,這是鈉堿法的優勢所在[2]。不過,鈉堿價格較貴,前期投入較大,甚至能達到整個運行成本的30%以上。
3.雙堿法
雙堿法是利用兩種堿對煙氣進行脫硫,堿是脫硫劑。第一堿通常是鈉基堿,主要進行吸收;第二堿是鈣基堿,主要是對吸收液就行再生。雙堿法不僅能減少鈉堿耗量,降低運行成本,還可以避免吸收塔內發生結垢堵塞。雙堿法是鈉堿法的改良,繼承了鈉堿法的優勢,又盡量規避了鈉堿的成本支出。在脫硫的過程中,鈉堿親和力得到充分運用,固化二氧化硫又是廉價的石灰,使得大多數鈉堿都可以再生循環利用。
脫硫涉及的化學反應有:二氧化硫與氫氧化鈉反應生成亞硫酸鈉和水;亞硫酸鈉與二氧化硫和水反應生成亞硫酸氫鈉。再生涉及的化學反應有:亞硫酸鈉與氫氧化鈣和水反應生成亞硫酸鈣、氫氧化鈉和水;亞硫酸氫鈉和氫氧化鈣反應生成亞硫酸鈉、亞硫酸鈣和水。再生反應發生于吸收塔,亞硫酸鈣與氧反應生成硫酸鈣,并以沉渣的形式分離,清液回用。從理論上看,雙堿法幾乎完全規避了鈉堿法存有的問題。但在實際的應用在,存在以下問題: 再生操作不可能把所有的鈣離子都沉淀下來,這使得清液中會含有一定的鈣離子,隨著循環使用次數的增加,鈣離子會逐漸聚集,聚集到一定程度,就會結晶形成垢堵物,如果管理不善,還可能倒灌吸收塔內形成結垢堵塞。
4.氧化鎂法
氧化鎂法是利用氧化鎂對煙氣進行脫硫,脫硫劑是氧化鎂。脫硫裝置與石灰/石灰石法類似。氧化鎂法涉及的化學反應有:二氧化硫與氫氧化鎂進行反應生成亞硫酸鎂與水;硫酸鎂與二氧化硫和水反應生成亞硫酸氫鎂和水;亞硫酸氫鎂與氫氧化鎂反應生成亞硫酸鎂和水。總的化學反應是:二氧化硫與氫氧化鎂反應生成亞硫酸鎂與水;副反應是:亞硫酸鎂與氧反應生成硫酸鎂;氫氧化鎂與三氧化硫反應生成硫酸鎂與水;亞硫酸氫鎂與氧放映生成硫酸鎂、二氧化硫與水。
副產物以亞硫酸鎂水合物為主,微溶于水,還有少量的硫酸鎂水合物,溶于水。為了滿足排污標準,可對排放部分的水合物進行回收或曝氣處理。硫酸鎂的熱解度是1124℃,亞硫酸鎂的熱解度是800℃,為了減少能量的消耗,應盡量避免亞硫酸鎂被氧化,可添加適量的阻氧劑,再生處理用到的還原劑是CO和炭。再生處理涉及到的化學反應有:800℃下,亞熱解成氧化鎂和二氧化硫;1200℃下,硫酸鎂與炭反應生成氧化鎂、二氧化硫和一氧化碳;硫酸鎂與一氧化碳反應生成氧化鎂、二氧化硫和二氧化碳。
從理論上看,MgO可以再生循環使用,但由于需要提供大量的熱量,其能耗是非常巨大的。此外,還需要投入大量的資金購買再生裝置,企業為了降低運行成本,廢水直排,不做再生,主要還是應用氧化鎂進行脫硫。
結束語:
隨著我國生態環境的日益惡化,中小型鍋爐除了更新設備、采用清潔能源外,還應根據自身的特點,采取合適的煙氣脫硫技術,在確保經濟效益的同時盡量減少對環境的污染。
參考文獻
[1]張杰.燃煤爐內脫硫對汞形態轉化影響的試驗研究[D].同濟大學,2007.
[2]薛勇,王成端,陳海焱等.燃煤爐窯煙氣凈化工藝及其裝置的研究開發[J].西南科技大學學報,2003,18(2):53-58.
作者簡介:
關鍵詞:硫酸;氧化性;實驗改進;環保教育
中圖分類號:G633.8 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)12-0244-01
化學是一門以實驗為基礎的學科,在化學實驗中我們經常會遇到一些與教材或參考書中描述不盡相同的實驗現象;有時在實驗操作過程中還會聞到一股股的異味。是操作不規范,裝置不合理,還是教材上面所講的與事實不符?只要平時注意觀察和記錄,就會發現許多實驗疑點問題。為此我們通過實驗測定,對濃硫酸與銅的反應、濃硫酸與蔗糖的反應進行了改進和探究;對硫酸的氧化性原理做相關的解釋。
實驗儀器及藥品:酒精燈;燒杯;試管;鐵架臺;硬質玻璃管;濃硫酸;鐵絲;銅片;蔗糖;氫氧化鈉。
銅與濃硫酸反應裝置的改進。
實驗裝置如圖1所示。
實驗操作:試管a中加入幾毫升濃硫酸(濃硫酸量不宜太多,以免加熱沸騰后溶液沖出試管),具支試管b、c內分別加入紫色石蕊溶液、品紅溶液,試管d加入氫氧化鈉溶液,并滴入1~2滴酚酞溶液。按圖1裝置,將a試管用酒精燈加熱至硫酸沸騰,然后移開酒精燈,把2g銅片放入試管中,迅速將帶導管的膠塞套到試管口,用酒精燈再次加熱試管a片刻,觀察到:b中紫色石蕊溶液變紅色,c中紅色品紅溶液變無色,d試管紅色逐漸變淺。試管a內部溶液變藍色,試管底部有白色沉淀。停止加熱,待試管a冷卻后,將上層溶液傾倒,往白色固體中倒入少量水,振蕩,靜置可得藍色溶液――硫酸銅溶液。證實此白色沉淀為無水硫酸銅。
實驗分析:銅片與熱的濃硫酸反應產生氣體二氧化硫,分別進入試管b,c,d,試管b紫色石蕊試液變紅,表明二氧化硫氣體溶于水后生成亞硫酸顯酸性;試管c品紅溶液褪色,說明二氧化硫有漂白作用。最后用濃氫氧化鈉溶液吸收剩余的有毒氣體二氧化硫,以避免污染環境。從試管d中看出,滴有酚酞的氫氧化鈉溶液顏色逐漸變淺,說明尾氣可用氫氧化鈉溶液來吸收。而試管a溶液上層呈藍色現象明顯,試管底部出現白色沉淀,是因為銅片與98%的濃硫酸反應后,生成無水硫酸銅在試管底部析出。倒去上層溶液后剩余的固體加入水,振蕩、靜置后可得藍色溶液。此實驗改進后現象明顯,同時可證明二氧化硫的漂白性和遇水變亞硫酸的性質,實驗在封閉系統中進行,對環境無污染;且儀器簡單直觀,適宜于中學傳統教學課堂演示。
蔗糖與濃硫酸反應實驗及其改進。
改進實驗裝置圖:(如圖2所示)。
A.98%的濃硫酸和濕潤的蔗
B.浸有0.1%品紅試液的脫脂棉
C.浸有1%酸性高錳酸鉀的脫脂棉
D.浸有0.1%品紅試液的脫脂棉
E.澄清的石灰水
實驗方案及現象:按圖裝置組裝好儀器并檢查氣密性。稱取3g蔗糖用紙槽置于具有支管的試管底部。用膠頭滴管向蔗糖中逐滴滴水,直至蔗糖被水濕潤透徹再沿具有支管的試管壁注入約5ml的98%的濃硫酸。上下移動玻璃棒4~5次,使濃硫酸和蔗糖充分混合,可見混合物由白色變成褐色再變成黑色,然后黑色物質體積膨脹推動玻璃棒上升;B的顏色很快褪去;C的顏色逐漸褪去;D無明顯變化;E中有白色渾濁產生。
實驗說明:A中的混合物由白色變成褐色再變成黑色,是由于濃硫酸的脫水性:黑色物質體積膨脹,是由于濃硫酸的吸水性和強氧化性所致。濃硫酸和蔗糖的濕潤水發生強烈的水合作用放出大量的熱,放出的熱量使濃硫酸和蔗糖脫水炭化游離出來的部分碳進一步反應,生成的氣體使黑色物質體積增大;B褪色說明反應生成了具有漂白作用的二氧化硫。C顏色褪去說明二氧化硫具有還原性:D無變化、E中出現白色渾濁說明有二氧化碳生成。
注意事項:儀器裝置氣密性要好,不能漏氣。玻璃棒底端要預先燒制成圓環狀,以便上下抽動時使98%的濃硫酸和蔗糖混合充分;單孔橡皮塞的孔徑應與玻璃棒的外徑配套,且小孔要垂直,并在孔內涂上少量的凡士林,這樣就便于玻璃棒上下移動,同時可以防止氣體外泄;蔗糖的量以3g為宜用量過多過少都會影響實驗效果。
關鍵詞:二氧化硫;濕法煙氣脫硫;氫氧化鎂;應用
催化裂化裝置催化劑再生煙氣是電力企業的主要有組織排放源,其主要污染物為SO2、NOx、顆粒物。目前國內電力行業的催化裂化裝置再生煙氣的二氧化硫含量普遍存在超標現象,部分裝置的氮氧化物、顆粒物也有超出標準的情況。隨著原油品質越來越差,環境保護越來越重要,國家環保部準備的《石油煉制工業污染物排放標準(征求意見稿)》,對SO2、NOx和顆粒排放濃度有了更高的要求,新建電廠的催化裂化裝置必須配套建設煙氣脫硫脫硝裝置,正在運行的催化裂化裝置也需要考慮增加脫硫脫硝設施。
1 催化裂化再生煙氣脫硫工藝技術簡介
1.1煙氣脫硫項目工藝技術選擇
國內電廠催化裂化裝置煙氣脫硫在2009年以前尚未有工業化裝置,技術多為國外專業公司所掌握,目前國外普遍采用的煙氣脫硫技術主要有某公司的EDV?R濕法洗滌系統技術、美國孟莫克公司的動力波逆噴洗滌塔技術,以及某公司填料塔海水洗滌脫硫技術。經過技術實地考察和技術詢價以及綜合對比,選擇了美國某公司的EDV?R濕法洗滌系統技術。
1.2某公司的EDV?R濕法洗滌技術介紹
某公司開發的EDV?R濕法洗滌技術自1994年開始工業應用以來,已經在世界各國建造了200余套裝置,其中用于電力廠的近百套,已顯示出其優異的操作性和可靠性。EDV?R濕法洗滌系統的工藝以氫氧化鈉或氫氧化鎂等堿性溶液作為吸收劑,采用分層式的煙氣凈化處理方法來凈化煙氣。洗滌塔內部有多組設計獨特的噴嘴,通過噴嘴噴出的洗滌液能夠形成非霧化的液滴,煙氣由底部進入洗滌塔后,立即被急冷洗滌到飽和溫度,同時脫除了煙氣中的SO2和粉塵。設計獨特的噴嘴是該技術的重要組成部分,具有防堵塞、耐磨、耐腐蝕、處理高濃度液漿等特點。煙氣經過洗滌塔的急冷區、洗滌區后,攜帶部分洗滌液通過旋珠風分離器,除去大部分霧滴,凈化后的煙氣經煙囪排出。經過洗滌的煙氣總壓降小于1.5KPag,是一套低壓降的系統。該技術的特點如下:
(1)技術成熟可靠,操作簡單,設備較少,煙氣的急冷、酸性氣體脫除以及固體粉塵的脫除可在同一塔中完成。
(2)特殊的噴嘴設計,噴出的液滴大小適中,塔內不霧化。
(3)噴嘴噴出的液滴很強烈的噴沖塔的內壁,內壁不容易結垢。
(4)有較高的水氣比和大量的噴水,可以承受運行異常和污染物濃度不穩定的狀況。
(5)可以采用各種脫硫劑進行脫硫除塵,脫硫率在95%以上,NOx脫除效率為90%。
(6)煙氣下進上出,有利于煙道布置。
(7)專用的排液處理系統(PTU)處理自洗滌塔系統排出的液體,其處理過程包括沉降、氧化、過濾等,該過程可以減少排液化學需氧量(COD)和固體懸浮顆粒在排放液中的含量,使之達到直排標準。
1.3吸收劑選擇
催化裂化裝置煙氣脫硫過程就是采用堿性吸收劑,吸收煙氣中二氧化硫,同時煙氣中的大部分催化劑顆粒轉移到液相中,這樣煙氣得到凈化,直排大氣。吸收了二氧化硫的吸收液部分作為洗滌塔循環液返塔,部分排出洗滌塔經排液處理系統(PTU)處理,廢水COD降低到50mg/L以下,達標排入海水監測池,過濾出的固體泥漿排入渣場。某公司為WEPEC提供兩個方案供選擇,方案A是采用氫氧化鈉作為吸收劑的濕法洗滌工藝,方案B是采用氫氧化鎂作為吸收劑的濕法洗滌工藝,兩個方案區別是方案B需要配套氧化鎂儲運、制漿系統,方案A不需要該系統,其氫氧化鈉的來源依托廠內氫氧化鈉堿液供應部分,其它部分兩個方案的流程相同,投資也相近。為了降低運行成本,對使用的堿性吸收劑進行技術和經濟比選。
目前用于催化煙氣脫硫的吸收劑多為氫氧化鈉、氫氧化鎂。由于WEPEC的催化煙氣中硫含量較高,消耗氫氧化鈉量大,同時氫氧化鈉的價格較高,所以使用氫氧化鈉作吸收劑的運行成本較高。采用氫氧化鎂漿液作為吸收劑,用量小,最終反應產物為可溶性鹽,不產生固體廢物。氫氧化鎂漿液是由氧化鎂與水混合制成,大連周邊地區具有資源優勢,而且價格低廉。經過比較,采用氫氧化鎂漿液作為吸收劑在滿足技術要求的前提下,大大降低運行成本。但氧化鎂含有其它礦粉,這些礦粉在脫硫過程不會轉變,有少量的固體廢渣排出。氧化鎂濕法煙氣脫硫工藝最早起源于日本和美國,經過幾十年的研究發展,已經成為一種很成熟的脫硫工藝,在美國、日本、韓國及臺灣都有成功的應用。
2 EDV?R煙氣脫硫工藝
EDV?R濕法煙氣脫硫工藝由氧化鎂制漿系統、煙氣洗滌系統和廢水處理系統3部分組成,洗滌塔是煙氣脫硫系統的核心單元。
2.1氧化鎂制漿系統
配制氫氧化鎂溶液時,首先向混合罐中注入定量的水,再將袋裝氧化鎂提升至混合罐頂部卸料機上,卸料機輔以振動裝置促使噸袋內的氧化鎂粉粒物料靠重力落進混合罐,與水混合,打成漿液,由堿液泵抽出,一部分送至煙氣洗滌系統及PTU系統,一部分回流至混合罐。
2.2 EDV?R系統
催化裂化裝置催化劑再生煙氣以水平方式經過急冷區再進入EDV?R濕法洗滌系統的洗滌塔。洗滌塔主要包括煙氣急冷區、吸收區、旋珠分離器、煙囪和循環水箱等部分。在急冷區,煙氣與由某-G-400噴嘴所噴出高密度的吸收劑(循環液)充分接觸,冷卻并達到飽和狀態。在冷卻煙氣的同時,部分二氧化硫被吸收,一些三氧化硫和較大的顆粒(大于3微米)被除去。吸收劑噴出的方向幾乎與煙氣的流向成垂直方向,并延伸到塔壁,同時沖洗塔的內壁。吸收劑由塔壁流到塔底的循環水箱,通過循環泵返回洗滌塔內的噴嘴循環使用。
循環水箱設在洗滌塔內的底部,也用來支撐上方的旋珠分離器和煙囪。
在吸收區,設有4組16個某-G-400噴嘴。當飽和煙氣流經吸收區時,大量的二氧化硫和較大的顆粒物被除去。與急冷區一樣,噴嘴噴出吸收劑的方向與煙氣的流向成垂直并延伸到塔壁,同時沖洗塔的內壁。由吸收區來的煙氣,經旋珠分離器分離除去游離水。水流到循環水箱循環使用,凈化煙氣由塔上方的煙囪排入大氣中。循環水箱中的循環液,一部分被送到排液處理系統(PTU)中以降低懸浮顆粒、可溶物如硫酸鹽和亞硫酸鹽及氯的含量,一部分用于洗滌塔循環使用。對于氫氧化鎂為洗滌液的濕洗系統,集成在洗滌塔內的循環水箱設置有一套氧化空氣注氣口,空氣注氣口把空氣打入到循環箱中來氧化亞硫酸鎂(主要是懸浮的MgSO3和Mg(HSO3)2固體物)成硫酸鎂。硫酸鎂是高可溶的,而亞硫酸鎂的溶解性低并會在洗滌液中形成晶體。這些晶體會堵塞設備并極大地磨損設備。氧化用的空氣是由洗滌塔風機提供的。
2.3 PTU系統
洗滌塔底排出的含鹽污水在進入PTU系統前混入一定濃度的絮凝劑,然后進入含鹽污水澄清器。澄清器上部排出的清液進入二級氧化罐,通過風機在氧化罐內通入空氣,對污水進行氧化,使亞硫酸鹽被氧化成硫酸鹽以減少其化學需氧量(COD)。經氧化處理后的污水送至排水緩沖池,由排水泵送至纖維球過濾器、超精細纖維過濾器,使污水中懸浮物含量降至20mg/l以下。過濾后的水通過排水冷卻器降溫至40℃后外排污水處理系統。澄清器底部的顆粒物經沉淀后排入泥漿過濾箱,濾出的水由濾液泵打回澄清器處理。
4 應用情況
催化裂化煙氣脫硫處理設施自2010年4月投產運行至2012年6月,已吸收二氧化硫達6000多噸,減排效果明顯。用氧化鎂將催化煙氣中的二氧化硫氣體吸收為硫酸鹽,使二氧化硫濃度降到原來的十分之一,在國內處于領先水平,取得良好的社會效益和環境效益;與應用氫氧化鈉做吸收劑相比,每年節省裝置生產費用達1000多萬元,在達到減排效果的同時,大大節省運行成本。裝置一次開車成功,投產至今生產運行平穩,煙氣、污水排放指標遠低于國家指標。各項技術指標達到或優于設計要求。
參考文獻
[1]尹衛萍.催化裂化裝置煙氣脫硫脫氮技術的選擇[J].化工技術與經濟,2012,28(5):42-46.
高考大綱要求掌握化學實驗的基本操作和常見氣體的實驗室制法、包括所用試劑、儀器、原理和收集方法,并能根據要求做到設計、評價或改進實驗方案等,在實驗考查中,廣口瓶與導氣管連接裝置的變化形式多樣,用法靈活,是高考實驗考查的重點、難點,需要通過對比、歸納才能夠很好掌握。
1. 洗氣瓶
作用:洗氣除雜。
要求:(1)瓶內盛有一定(約1/3)的液體,雙孔膠塞,且將長導管口浸沒在廣口瓶中的液體中。(2)氣體長進(混合氣體)短出(純凈氣體)
應用:用飽和的碳酸氫鈉溶液除去二氧化碳氣體中的氯化氫氣體
用飽和的氯化鈉溶液除去氯氣中的氯化氫氣體
用飽和的亞硫酸氫鈉溶液除去二氧化硫氣體中的氯化氫氣體
用高錳酸鉀溶液除去二氧化碳中的二氧化硫氣體
用溴水除去甲烷氣體中的乙烯或乙炔氣體
用氫氧化鈉溶液除去乙烯中的二氧化硫氣體
用氫氧化鈉溶液除去一氧化碳中的二氧化碳氣體
2. 干燥瓶
作用:洗氣干燥。
要求:內盛約1/3的液態干燥劑,雙孔膠塞,長進(混合氣體)短出(干燥氣體)
應用:用濃硫酸除去二氧化碳中的水蒸氣
用濃硫酸除去一氧化碳中的水蒸氣
用濃硫酸除去二氧化硫氣體中的水蒸氣
3. 檢驗瓶
作用:檢驗氣體的存在或驗證氣體的性質。
要求:內盛約1/3的檢驗試劑,雙孔膠塞,長進(被檢驗的氣體)短出(檢驗后的氣體)
應用:驗證混合氣體中有二氧化硫和二氧化碳。方法:讓混合氣體依次通過(1)品紅溶液、(2)酸性高錳酸鉀溶液、(3)品紅溶液、(4)澄清石灰水。現象和結論是(1)中品紅褪色,證明有二氧化硫,(2)中酸性高錳酸鉀不褪色,證明二氧化硫消耗,(3)中品紅不褪色,證明二氧化硫被除盡(4)中澄清石灰水變渾濁,證明有二氧化碳。
4. 排氣集氣瓶
作用:排空氣收集氣體。
要求:(1)瓶內空,雙孔膠塞。(2)瓶正放于桌面上,或瓶倒放于桌面上。
應用:(1)瓶正放于桌面上,長進短出,或瓶倒放于桌面上,短進長出,可以收集密度比空氣大的氣體。收集二氧化碳、氯氣、二氧化氮等;(2)瓶正放于桌面上,短進長出,或瓶倒放于桌面上,長進短出,可以收集密度比空氣小的氣體。收集氫氣、氨氣、甲烷等;
5. 排液集氣瓶
作用:排液體收集氣體。
要求:瓶內裝滿液體,可以收集不溶于該液體的氣體,且短進(氣)長出(液應用:瓶內裝水可以收集氧氣、一氧化氮、一氧化碳、氮氣等;
瓶內裝飽和的氯化鈉溶液可以收集氯氣。
6. 儲氣瓶
作用:儲存氣體。
要求:(1)短進(氣)長出(液);(2)瓶內裝滿液體,可以收集不溶于該液體的氣體,且短進(氣)長出(液)。
應用:儲存少量有毒氣體,如:多余的氯氣用排飽和食鹽水的方法儲存。
7. 儲液瓶
作用:儲存液體或使氣體被壓出而反應。
要求:瓶內盛某種液體,雙孔膠塞,短進氣,長出液。
應用:制備氫氧化亞鐵時,為防止被氧化,要在氫氣氛圍內進行,在排除裝置內空氣后,向盛硫酸亞鐵溶液的廣口瓶內,通過短管通進氫氣,則硫酸亞鐵溶液從長管被壓出來,與氫氧化鈉溶液反應。
8. 量氣瓶
作用:測量氣體體積。
要求:瓶內裝滿液體,短管進氣長管出液。
應用:排水法測氫氣、一氧化氮、氧氣、氮氣體積,排飽和食鹽水測氯氣的體積,排飽和亞硫酸氫鈉測二氧化硫的體積等。
9. 安全瓶
作用:防倒吸。
要求:瓶內空,兩管同長且插入廣口瓶口。
應用:在氣體制取與性質驗證實驗中連接該裝置,目的是防倒吸。
10. 指示瓶
作用:使氣體混合均勻,控制氣體流速甚至干燥。
要求:內盛液體,三孔膠塞,兩長管插入瓶中液面下,一個短管插入瓶口。兩長管進氣,短管出氣。
應用:合成氨時,廣口瓶內盛放濃硫酸,兩長管分別進氨氣和氫氣,通過氣泡分別觀察單位時間內氨氣、氫氣的進氣流量,控制速率,混勻氣體,干燥氣體。可謂:“一石三鳥”。
【典例】利用如圖1所示裝置收集以下8種氣體(圖中廣口瓶的位置不得變化)①H2 ②Cl2 ③CH4 ④HCl ⑤NH3 ⑥NO ⑦H2S ⑧SO2
圖1(1)若廣口瓶是干燥的,則由b口進氣收集的氣體有________(寫序號);
(2)若廣口瓶充滿水,可收集的氣體有________(寫序號)。
(3) 若在廣口瓶內裝入濃硫酸使氣體干燥,則可用此裝置來干燥的氣體有 ________,這時氣體由________口進入。
【答案】 (1)② ④ ⑦ ⑧
(2)① ③ ⑥
(3)① ② ③ ④ ⑥ ⑧ b
【典例2】 如圖2所示A~G為實驗室常見的儀器、裝置(部分固定夾持裝置略去),根據要求回答下列問題。
圖2(1)實驗室制備氧氣。
方案一:選用裝置A,則宜選用的藥品是________________________,制備反應的化學方程式為_______________________;
方案二:選用裝置C,則宜選用的藥品是________________________,制備反應的化學方程式為_______________________。
(2)在實驗室制取純凈、干燥的氯氣,實驗過程中要防止污染。
①下表是按儀器的連接順序由上至下依次填寫的,請將該表填寫完整(加入試劑自選)。
②該實驗中用儀器D收集Cl2時,進氣口應為________(填字母)。
(3)用裝置C除了能制取氯氣外,還能制取的氣體有___________________________ (填3種氣體的化學式)。
(4)某化學興趣小組在實驗室模擬合成氨的反應:將N2和H2分別由a、b通入裝置F,由c導入如下裝置(圖4):
圖4裝置F的作用是
①_________________________________;
②_________________________________;
③_________________________________。
檢驗NH3的簡單方法是___________________________。
【解析】 (1)實驗室可以利用二氧化錳催化分解氯酸鉀或雙氧水制取氧氣。
(2) ① 制取的氯氣中含有HCl和水蒸氣,先通過飽和食鹽水除去HCl(凈化),再通過濃硫酸吸收水蒸氣(干燥),收集Cl2后用NaOH溶液吸收多余的Cl2(尾氣吸收)。② 氯氣密度比空氣大,選擇向上排空氣法收集,進氣口應為b。
(3)用裝置C還能制取H2、O2、CO2、HCl等。
(4)裝置F既能起到干燥氣體的作用(利用濃硫酸的吸水性干燥N2、H2),又能使氣體混合,通過觀察氣泡冒出的速率,調控通入N2、H2的體積比。
【答案】 (1)氯酸鉀和二氧化錳 2KClO3MnO22KCl+3O2
雙氧水和二氧化錳 2H2O2MnO22H2O+O2
(2)① ②b
二氧化硫與色素結合時。可以生成無色的化合物,但是這種化合物并不是十分的穩定,經過一段時間后它又會重新分解,因此用二氧化硫漂白過的東西,如象牙、草帽、絲等,時間一久又會重新變黃。
二氧化硫不僅很容易溶于水,而且還有毒,它會嚴重地傷害植物,能鉆進人的呼吸道中,對潮濕的黏膜會起強烈的刺激作用,引發呼吸道疾病,嚴重時還會導致人死亡,所以空氣中的二氧化硫是十分有害的。當二氧化硫在空氣中的含量達到百萬分之八時,人們就會感到很難受,嚴重時甚至有生命危險。歷史上曾發生過許多起由于二氧化硫而造成污染的嚴重事件。例如倫敦的煙霧事件、比利時的馬期河谷事件等。疾病患者由于呼吸了含有過量二氧化硫的污染的空氣而中毒,咳嗽、嘔吐,甚至有數千人喪生。
二氧化硫是主要的大氣污染物之一,它不太穩定,在空氣中能存在12小時左右,由于太陽光的作用,它能被氧化成三氧化硫。空氣中的二氧化硫和三氧化硫跟水蒸氣可化合形成酸霧,或溶于雨水之中形成“酸雨”降落到地面。當二氧化硫轉變成酸霧時,其毒性能夠增大10倍以上,因此危害就更大了。酸霧、酸雨能夠使土壤、湖泊酸化,破壞農作物和森林,影響魚類的生長,并能腐蝕建筑物、金屬制品、織物、書籍等。據美國專家最近發表的一份研究報告表明,歐洲和北美的癌癥發病率高也與此有很大的關系。從上個世紀50年代英、法發現酸雨以后,其影響范圍正日漸擴大。近幾十年來,在我國不少地區如西南、華中、東北等地均有酸雨降落。
那么,大氣中的二氧化硫是從哪里來的呢?據科學家研究表明,有三分之二以上來自于煤(平均含硫量約為2.5%~3%)的燃燒;其次為某些有色金屬從其硫化物礦石冶煉過程中也會產生大量的二氧化硫;再者硫酸廠的尾氣中,也含有數量可觀的二氧化硫;還有石油產品的燃燒,也會產生二氧化硫。不過,由石油的煉制所得到的用作燃料的汽油、煤油、柴油,因其在煉制的過程中進行了脫硫,所以一般其含硫量并不是太多。在我國的能源結構中,煤炭占70%左右,不僅工業上大量以煤作燃料,就是在家庭日常的生活中,用煤也相當普遍。據科學研究表明,相同質量的煤炭,由千家萬戶分散使用所產生的煙塵和二氧化碳的污染比工業上集中使用造成的污染要嚴重得多。