氯酸的化学性质(精选8篇)

氯酸的化学性质篇1

关键词:氯酸钠；二氧化氯；水处理；纸浆处理

一、氯酸钠概述

氯酸钠是一种重要的无机化工产品，其分子式为NaClO3，分子量106、44。通常我们见到的是白色或微黄色晶体，在介稳状态呈晶体或斜方晶体。相对密度2、490，熔点255℃，味咸而凉，易溶于水，微溶于乙醇、液氨、甘油。有潮解性。加热到300℃以上就可分解放出氧气。在酸性溶液中有强氧化作用，在中性或弱碱性溶液中氧化能力非常低，与硫、磷及有机物混合或受撞击易引起燃烧和爆炸。

二、氯酸钠应用及发展

氯酸钠是一种重要的无机化工产品，在世界范围内的应用市场广泛。国际上氯酸钠92%用作纸浆处理和饮用水处理的原料：北美氯酸钠98%用于纸浆和造纸业，其余2%用于制备氯酸盐、矿业等。欧洲氯酸钠84%用于造纸业，7、8%用于制造其他氯酸盐、亚氯酸盐，4、2%用于制造除草剂，其余4%用于铀矿及其他。日本氯酸钠73%用于造纸业，6%用于氧化剂及其他氯酸盐的制备，5%用于除草剂，16%用于纺织及和其他行业。目前全世界氯酸钠的产销量约为300万吨，生产厂家主要集中在北美（加拿大、美国）和北欧（苏格兰、瑞典）。其中北美产量约为170万吨/年，北欧产量约为72万吨/年，日本产量约为8万吨/年。加拿大和美国的生产能力超过190万吨/年，瑞典、法国的氯酸钠产量也在20万吨/年以上，而我国却不足20万吨（包括用于生产氯酸钾所消耗的氯酸钠）。美国是氯酸钠消耗大国，虽连续扩建新装置仍需从加拿大、瑞典等国进口，以满足纸浆漂白、饮用水处理等方面的需求。在欧洲的芬兰、瑞典、法国等国家，纸浆和纸制品生产商用二氧化氯作漂白剂的发展迅速。在日本其需求量也在连年上升，是氯酸钠的长期进口国。

国外纸浆厂之所以采用二氧化氯漂白的主要原因：一是环保工作的需要，采用传统的方法用氯气漂白纸浆会产生强致癌物，还易与水中的腐殖质形成氯代烃，与水中酚类形成有怪味的氯酚，与水中的氨形成对鱼和人类均有害的氯胺，且氯气长期使用可引起水中某些微生物的抗药性，污染地下水源，不利于环保。目前欧洲和北美都已立法禁止造纸业使用氯漂白；二是二氧化氯与其它用于漂白的氧化剂相比，其漂白性能好，它的氧化电位适中，能有效地处理附着在纤维上的色素和污物而不影响其纤维强度，而且纸浆织物的白度可由原来氯漂的75°提高到85°。用二氧化氯漂白纸浆，生产的纸品在潮湿空气中不随时间延长而发黄变色，保证了纸品质量，价值也比较高。到目前为止，还未发现一种在成本及纸浆白度与强度方面超过二氧化氯的替代品。因此，制浆领域采用氯气漂白纸浆的方法将很快被二氧化氯漂白法所取代。

氯酸钠在水处理方面主要是应用氯酸钠衍生的二氧化氯。在城市饮用水和污水处理中，国际上通常采用3种消毒方式，即液氯消毒、二氧化氯消毒和臭氧消毒，中国基本上是采用液氯消毒。采用液氯消毒，在杀菌的同时，又带来游离氯对各种有机物的氯化作用，在水体当中产生三氯甲烷、二恶英、氯酚等致辞癌物，危害人类的健康。

近几年国家有关部门在对饮用水质的调查中发现，各地的饮用水中有各种不同属性的有机物300多种，其中三氯甲烷含量最为突出，一些地方的饮用水中三氯甲烷含量310μg/L。二氧化氯与液氯消毒相比，两者的消毒体系非常相似，但二氧化氯消毒不会与水中的有机物产生三氯甲烷，不会产生氯化胺，却能破坏酚、硫化物、氧化物和其他许多有机物；与臭氧消毒相比，二氧化氯消毒投资少，产率高，在水中的滞留时间长，能够有效地杀除和控制各种细菌，同时也不会与水中的溴化物、次溴酸物反应，产生对人体有害的物质。由此可见，二氧化氯不仅是一种比液氯更有效的杀菌剂和杀病毒剂，且其氧化能力仅次于臭氧（投资低于臭氧），消毒过程中几乎不形成三氯甲烷和挥发性有机氯，同时生成的总有机氯也要比液氯少得多，其取代液氯已成为时代的必然。目前，二氧化氯在欧美国家得到了普遍应用，而中国则刚刚起步，许多科研院所和自来水公司都已纷纷开展研究，并取得了一定的成绩。

三、氯酸钠技术简介

氯酸钠的生产方法主要有化学法和电解法。

化学法：化学法是以石灰为原料，将石灰制成石灰乳，然后氯化。在析出了氯化钙结晶后的氯酸钙溶液中，加入硫酸钠或碳酸钠进行复分解反应，生成氯酸钠溶液和硫酸钠产品。由于化学法生产氯酸钠有工艺流程长、设备多、占地面积大、操作环境差、生产成本高等原因，目前国内外氯酸钠生产均不采用这一方法。

电解法是以原盐或精制盐为原料，原盐需先制成饱和的粗卤水，然后加入纯碱、烧碱和氯化钡，除去粗盐水中的钙、镁及硫酸根离子，并过滤得一级精制盐水。一级精制盐水再经离子交换处理或膜处理得到二级精制盐水，然后在二次精制盐水中加入重铬酸钠、盐酸，调节PH值后送入无隔膜的电解槽中进行电解。电解得到的氯酸钠溶液，经过脱次氯酸钠、结晶、分离、干燥得到结晶氯酸钠成品，现在所有厂家都采用的是电解法工艺生产氯酸钠，其工艺过程大体包括盐水工序、电解工序、结晶干燥工序等，现分述如下：

（一）盐水工序

北美、欧洲国家氯酸钠生产所用氯化钠均为精制氯化钠，其钙镁含量极低，盐水精制工序常采用二级净化处理（采用膜过滤、离子交换处理等技术，进一步除去卤水中的杂质离子）。因精盐中杂质含量少，故而盐水精制工序生产线短，排渣量少，减少了对环境的污染。国外氯酸钠生产厂家都非常注重盐水的净化处理，因为盐水的质量好坏直接影响电耗和洗槽周期。

国内氯酸钠原料采用矿盐、卤水、海水，原料杂质较多，精制生产线长。由于原料精制设备简陋，精盐水钙、镁含量高，故而造成槽电压升得快，洗槽周期短，一般在三个月洗一次，进行盐水的二次精制可使卤水含钙镁量降低，还可降低电耗、延长洗槽周期，提高生产效率。

（二）电解工序

氯酸的化学性质篇2

关键词：氧化氯 　饮用水　消毒

一、前言

联合国环境和发展机构指出，人类约有80%的疾病与细菌感染有关，其中60%以上的疾病是通过饮用水传播的。可见，对饮用水进行灭菌消毒至关重要。二氧化氯日渐成为一种常用的饮用水消毒剂，普遍应用于世界各个国家。

二、二氧化氯的流行

二氧化氯处理水，始于十九世纪末叶。由于缺乏安全而经济的生产方法，使它一直没得到普及应用。直到二十世纪三十年代，Mathieson化学公司建立了亚氯酸钠和二氧化氯的工业生产方法，才使得这种药物的大规模应用成为可能。近二十年内，使用二氧化氯的水厂数量增长较快，据美国环保局最近统计的资料，目前欧洲各国使用二氧化氯的水厂至少有495个，美国和加拿大有10个左右。我国某些水厂也在考虑使用。

二氧化氯消毒水之所以会引起人们的重视，主要因为它不仅有较好的消毒效果，而且能有效地减少水中卤代有机物的含量。如Louisville自来水公司原来用氯处理水时，供水中的三卤甲烷含量接近l00μg/L, 1979年该公司所属的水厂试用二氧化氯处理水，结果可以把三卤甲烷生成量控制到5μg/L以下。因此很多给水专家提出，二氧化氯是取代氯的最有前途的一种消毒剂。此外，二氧化氯处理水时，还有除异臭味，降低色度和浑浊度，防止氯酸形成等作用。

三、二氧化氯的杀灭作用

在投加量相同的情况下，二氧化氯的杀灭能力与氯相仿，低浓度时一般比氯更高，取决于使用条件。采用大肠杆菌实验，发现当pH=6、5时氯的灭菌效率与二氧化氯相仿，但当pH提高到8、5后二氧化氯的灭菌效率可超过氯20倍，所以出水中氯的剩余浓度可以比较低。

二氧化氯在消毒时的作用不是使蛋白质变性也不是起氯化作用，主要是以氧化剂方式作用的，有观点认为是“新生态氧”起的作用。据研究，呈分子状态的二氧化氯容易吸附接触在细菌的表面上，能较大程度地改变细胞外膜的蛋白质和类脂组成，使膜的通透性增加。由于二氧化氯扩散速度和渗透能力都比氯快，对细菌的细胞壁有较强的吸附和穿透能力，因此能渗透到细胞内部，有效地氧化细菌内含巯基的酶，使微生物蛋白质中的氨基酸和核酸氧化分解，导致氨基酸链断裂，蛋白质合成被抑制、破坏并失去功能。在氨基酸中，芳香族和含硫氨基酸最容易被二氧化氯破坏。微生物被杀灭以后，其残留的细胞结构也会被二氧化氯分解。二氧化氯还能与叶绿素中的吡咯环结合，氧化叶绿素，使植物的蛋白质合成中断，使植物细胞产生不可逆的原生质脱水，导致质壁分离使细胞死亡。

二氧化氯具有强氧化性，杀菌能力很强，对细菌、病毒有广谱的杀生灭活能力。杀灭微生物的范围有细菌、芽孢、病毒、藻类、真菌、孢子等。

二氧化氯的杀菌范围包括大肠杆菌、类炭疽杆菌、葡萄球菌、绿脓杆菌、霍乱菌、沙门氏菌、痢疾杆菌、异养细菌、铁细菌、军团菌、亚硫酸盐还原菌等。其灭菌效果与菌种有关，大致为氯的1、3～10倍，次氯酸钠的2倍。但是也有报道二氧化氯在低pH下的杀菌效率略逊于氯。

二氧化氯抑制病毒的能力一般比氯高3倍，比臭氧高1、9倍，能杀灭一般的肠病毒和腺病毒。据实验研究，二氧化氯灭活脊髓灰质炎病毒、Coxsackie病毒和大肠杆菌噬菌体的效果至少不亚于自由氯；而当pH大于7时，二氧化氯灭活孢子、噬菌体、柯萨奇病毒、ECHO病毒、疱疹病毒、新城鸡瘟病毒、仙台病毒和牛痘病毒等的效果要超过自由氯。二氧化氯还可以抑制病毒的特异性吸附，阻止病毒对其宿主细胞的感染。对于灭活病毒的机理，Noss和Qlivieri等人认为二氧化氯易与牛肮氨基酸、色氨酸和酪氨酸反应，导致病毒衣壳的蛋白质发生变化，从而使病毒灭活；而Alvarez和O’Brien则相信是二氧化氯抑制了RNA的合成。目前尚无法确认以哪一种机理为主抑或是二氧化氯与核酸和外壳结构两者同时反应。

二氧化氯杀灭轮状病毒和埃希氏大肠杆菌的能力要比自由氯逊色，但是杀灭贾第虫孢囊等微生物要比氯更为有效。二氧化氯还可以杀灭蠕虫、微生物甲壳类中的虱类等动物和控制藻类，效果也比氯强。

二氧化氯对于原核细胞的微生物杀菌效果较好，原因是这些细胞的大部分酶系统分布在接近细胞膜的表面，容易被化学物质所破坏；而高等动植物的真核细胞的酶系统大多处于细胞深处的细胞器内，容易得到保护，二氧化氯也不会使细胞内的蛋白质变性。因此高等动植物机体的细胞对二氧化氯的耐受力要比细菌强。

四、二氧化氯消毒的缺点

1、二氧化氯消毒成本较高。二氧化氯消毒的设备投资虽比臭氧、紫外线方法稍低，但要比液氯系统高，使用成本仍然较大。

2、二氧化氯制取设备比较复杂，操作管理要求高。

3、二氧化氯对某些特殊水质不能适用。例如当水中含有氰化物时可能形成有毒的氯氰化物，处理有机物含量高的水有可能生成非挥发性有机卤化物；某些水中的物质会与二氧化氯反应生成有色产物（例如锰离子能被氧化成高锰酸；一些有机物如羟基化合物能被二氧化氯氧化成有色的醌式化合物等），采用二氧化氯处理不当时色度会增加。

4、二氧化氯的测定方法仍需改进和成熟。目前的测定方法都很难同时测定水中各种氯

的形式（二氧化氯、次氯酸、亚氯酸和氯酸等）的浓度。

5、二氧化氯本身及其消毒副产物也有毒性。对水中投加的二氧化氯及其分解产物亚氯

酸和氯酸的浓度应予控制。

随着科学技术的进步，研究人员一定会克服二氧化氯在消毒过程中的缺点，或者研制出新型消毒剂，进一步提升饮用水的卫生状况。

参考文献

[1]王志军,李英,李继震、 饮用水二氧化氯消毒存在的问题[J]、 给水排水动态, 2005,(02)：48-51、

[2]周献东、 浅淡给水处理消毒技术[J]、 西南给排水, 2005,(03)：181-182、

[3]蔡虎,毛瑞芳,庞允、 二氧化氯的研究进展[J]、 药品评价, 2005,(05)：13-15、

氯酸的化学性质篇3

关键词：氯碱，腐蚀，防护

0、前 言

目前电解法工艺生产过程中接触到的几乎都是强酸、强碱、氯气等腐蚀性很强的介质，因此腐蚀一直是制约氯碱行业安全运行的一大难题。几年来，我公司大力治理设备的跑、冒、滴、漏现象，加大设备管理和保养周期，不断应用防腐蚀新技术，积极推广耐腐蚀非金属材料，使得设备腐蚀得到了有效的控制，确保生产装置安全稳定运行。

1、氯气（Cl2）的腐蚀与防护

氯气是氯碱生产中的主要原料之一,它会对生产装置造成严重腐蚀,因此,防止它的腐蚀是至关重要的。

氯的化学性质非常活泼,常温干燥的氯对大多数金属的腐蚀都很轻,但当温度升高时腐蚀加剧。湿氯气(水的体积分数大于100ppm)中的氯与水反应生成强腐蚀性的盐酸和强氧化性的次氯酸,许多金属如碳钢、铝、铜、镍、不锈钢等均可被腐蚀,只有某些金属或非金属材料在一定条件下能抵抗湿氯气的腐蚀。免费论文参考网。因此，氯碱生产中电解生成的湿氯气必须经过氯气冷却、水雾捕集器、填料干燥塔、泡罩干燥塔、酸雾捕集器等工序处理。

1、1下列材质可作氯防护

(1)碳钢应用在小于90℃干燥的氯气中是比较稳定的,但在湿的氯气环境中则被腐蚀,因此,碳钢材质的透平压缩机、输送管线、设备可用于经冷却、干燥及水的体积分数小于100ppm的氯气环境中，但要必须控制氯气温度小于90℃。当氯气压缩机出口温度大于90℃(如采用单级压缩将氯气由0、15MPa增压到0、50 MPa,出口温度达120℃以上),压缩机及后冷却器材质应采用不锈钢316L。据了解天津大沽化工股份有限公司氯乙烯装置直接氯化单元氯压机及后冷却器即采用316L,运转10年,设备仍完好无损。而我公司氯气冷却器采用碳钢材质开车仅5年出现了泄露，被迫公司停车更换为新冷却器，要求运行人员定期检测循环水PH值确定冷却器是否泄漏，从而避免了水漏到氯气侧造成设备的腐蚀。

(2)钛本身为活性金属,但在常温下能生成保护性很强的氧化膜,因而具有非常优良的耐蚀性能。能耐各种氯化物和次氯酸盐、湿氯、氧化性酸(包括发烟硝酸)、有机酸、碱等的腐蚀。不耐还原性酸(如硫酸、盐酸)的腐蚀。常温下钛能耐小于10%盐酸,当50℃时能耐3%盐酸。加入少量贵金属(0、15%钯、铂等)可提高钛在还原酸中的耐蚀性,我公司隔膜电解湿氯气的冷却过程采用钛冷却器,使用寿命长。但在生产过程中要特别关注干燥氯气中钛会腐蚀燃烧,某厂曾发生过干氯气进入钛制管线引起着火燃烧的安全事故。

(3) 橡胶的在生产中用途很广，主要用作各种橡胶制品，因其具有良好的耐腐蚀及防渗性能，所以被广泛地用于金属设备的防腐衬里或复合衬里中防渗层。橡胶分为天然橡胶和合成橡胶两大类，天然橡胶的化学性能较好，可耐一般非氧化性强酸、有机酸、碱溶液和盐溶液腐蚀，但在强氧化酸和芳香族化合物中不稳定。在氯碱生产中橡胶对于湿氯和氯水有着较好的耐腐性,但在干燥的氯气中会腐蚀成粉末。公司隔膜电解装置中盐水工序的设备、管路多采用衬橡胶，使用寿命较长。

2、盐酸（HCl）的腐蚀与防护

在合成盐酸装置中,合理选材、做好防腐蚀工作就能减少跑、冒、滴、漏现象。石墨合成炉、石墨列管或块孔式换热器、石墨降膜吸收器已被广泛应用。盐酸贮槽普遍采用钢衬胶、玻璃钢等,近几年氯碱企业普遍采用玻璃钢。

2、1下列材质可作盐酸防护

（1）玻璃钢(FRP)的原材料分为增强材料和基体材料。增强材料为玻璃纤维或其织物,是玻璃钢主要承载材料,直接影响玻璃钢的强度和刚度。基体材料由合成树脂和辅料组成,其中合成树脂是主要成份。免费论文参考网。基体材料的作用是在纤维间传递载荷,并使载荷均衡。基体材料的性能,如耐腐蚀性、耐热性等直接影响玻璃钢的性能。如双酚A型不饱和聚酯玻璃钢耐温只有60～70℃,乙烯基酯玻璃钢能耐110℃浓盐酸,在化工生产企业中，正在取代碳钢、不锈钢等。

（2）不透性石墨对绝大多数腐蚀环境都有优良的耐蚀性,包括沸点盐酸、稀硫酸、氢氟酸、磷酸、碱液、有机溶剂等。只有强氧化性介质如硝酸、浓硫酸、溴和氟能破坏它。不透性石墨的品种因所浸渍树脂不同,耐蚀性也有差异。酚醛树脂浸渍者耐酸,但不耐碱。糠醇树脂浸渍者既耐酸又耐碱。石墨在还原性气氛中可耐2000～3000℃,在氧化气氛中400℃开始氧化。耐温性因不透性石墨随浸渍剂而异,一般由酚醛或糠醇浸渍者耐温在180℃以下，据了解进口石墨设备使用寿命一般在15～20年以上。

3、烧碱（NaOH）的腐蚀与防护

烧碱是氯碱生产的主要产品,在锅式法固碱生产过程中,烧碱溶液的浓缩会对设备造成腐蚀,因此应采取相应措施来延长装置的使用寿命。免费论文参考网。

3、1大锅的腐蚀及防腐材料

（1）大锅的材质为铸铁,大锅的损坏除了碱液中氯酸盐在熬煮时对大锅的腐蚀外,还由于大锅采用明火加热,锅内碱温在450℃左右,而锅底外壁温度可达1100～1200℃,大锅在反复遭受不均匀的周期性的加热(熬碱)与冷却(出碱洗锅)时,容易产生应力。这种应力在高温、浓碱的共同作用下产生了应力腐蚀破裂,即碱脆现象,这是造成大锅破坏的主要原因之一。

（2）镍有优良的机械、加工性能,又有良好的耐蚀性能。它是耐热浓碱液腐蚀的最好材料,耐中性和微酸性溶液(包括一些稀的非氧化性酸、有机酸)及有机溶剂的腐蚀,但不耐氧化性酸和含有氧化剂的溶液和熔金属的腐蚀。镍广泛用于碱液蒸发器和乙烯法氯乙烯装置的固定床氧氯化反应器。

3、2膜式法固碱生产中的主要设备选材

在固、片碱生产中,高温浓碱对设备有一定的腐蚀性,在膜式蒸发器中将45%碱液浓缩至60%,当操作温度低于150℃时,选用镍材比一般不锈钢(1Cr18Ni9Ti)的使用寿命长。但隔膜碱液中含有0、3～0、6 g/L的氯酸盐,氯酸盐在250℃以上时逐步分解(理论上氯酸盐在287℃时分解并放出新生态氧)。这种新生态氧与镍制的蒸发器发生反应并生成氧化镍层。而这层氧化镍在高温下很易溶于浓碱中而被带走。这时新生态氧又与镍管反应生成氧化镍层,这样镍管不断地被氯酸盐氧化,氧化层又不断被浓碱所冲刷及溶解,镍制的蒸发器在运行中被腐蚀损坏,寿命缩短。

4、结束语

在氯碱生产过程的选材时,常常只考虑正常运转时的环境,而忽略开车、停车时的非正常环境,但有时这种非正常环境和正常环境差别很大,必须予以考虑,否则会引起意外的腐蚀或材料破坏。所以，必须科学地选取耐腐蚀材质，以获得氯碱装置安全稳定运行。

参考文献

[1] 赵国平、氯碱生产过程中需要注意的安全问题[J]、 氯碱工业, 2008, (09) 、

[2] 王香爱、氯碱生产中三氯化氮的生成及防治措施[J]、 氯碱工业, 2007, (08) 、

氯酸的化学性质篇4

关键词：水厂；稳定性二氧化氯；投加

中图分类号：S132 文献标识码：A DOI：10、11974/nyyjs、20170632219

水厂投加二氧化氯浓度时浓度不易控制，常出现出厂水二氧化氯含量低于国家标准的情况，影响了出厂水的合格率。为了做好二氧化氯的投加控制工作，减少消毒剂复产物，现从实验角度出发，对水源地的水源水进行二氧化氯的投加实验。对实际消耗量进行实验研究，结合生活饮用水出厂水要求的最低控制量，提出实际生产运行的理论控制量，在实际生产中进行验证，从而得出二氧化氯合理投加总量。

1 水厂二氧化氯的投加分为稳定性二氧化氯和氯酸钠与盐酸反应进行的投加

水厂采用稳定性二氧化氯的投加，水厂采用氯酸钠与盐酸反应进行投加。反应如下：

A水厂稳定性二氧化氯消毒：5NaCLO2+4HCL= 4CLO2+5NaCL+2H2O。

B水厂氯酸钠与盐酸反应二氧化氯消毒：2NaCLO3 + 4HCL = 2CLO2+CL2+2NaCL+2H2O。

通过实际的投加实验测定，A水厂消耗为0、06mg/L，B水厂消耗为0、18mg/L，为保证出厂水中二氧化氯最低浓度为0、10mg/L，A水厂实际投加量应控制在0、16mg/L。B水厂实际投加量应控制在0、28mg/L。

经过测定，A水厂盐酸密度为1、006535g/cm3，A水厂稳定性二氧化氯密度为1、02314g/cm3，B水厂盐酸密度为1、152278g/cm3，B水S稳定性二氧化氯密度为1、21384g/cm3。

其反应遵守化学反应方程，以10000m3出厂水余氯含量为0、10mg/L二氧化氯，二氧化氯投加浓度为0、16mg/L（即0、16g/m3），按其反应进行存在以下关系：

A水厂：5NaCLO2+4HCL = 4CLO2+5NaCL+2H2O

5NaCLO2-4HCL-4CLO2

452、5～146～270

A水厂盐酸和亚氯酸钠储存在直径为1、5m的原料罐中，扣除壁厚4mm，实际直径就149、6cm，A水盐酸浓度约4%，A水在用稳定性二氧化氯质量百分比浓度为xclo2=2、0%，经计算，加至0、16mg/L二氧化氯时，二氧化氯反应守恒，盐酸和氯酸钠应下降高度分别为hHCL、hNaclo2cm存在以下关系：

（×149、6×149、6/4）×h（NaClO2）×ρ（NaClO2）

×x（NaClO2）=m（NaClO2）（g） （1）

（×149、6×149、6/4）×h（ClO2）×1、02314×x（ClO2）

=m（ClO2）（g） （2）

由（2）得

h（ClO2）=（0、16×10000）/（×149、6×149、6/4×

1、02314×2、0%）=4、45cm；由于盐酸与稳定性二氧化氯1：1投加，所以10000m3出厂水时需稳定性二氧化氯和盐酸罐各下降4、45cm，即需质量百分比为2、0%、密度1、02314g/cm3的稳定性二氧化氯0、08m3（即：0、08t）。

2 B水厂二氧化氯的投加

水厂投加二氧化氯存在以下关系：

2NaCLO3 +4HCL=2CLO2+CL2+2NaCL+2H2O

2NaCLO3 4HCL 2CLO2

213 146 135

m（NaClO3）（g） m（HCL）（g） 0、28（g/m3）×10000（m3）

B水厂所储存盐酸和亚氯酸钠的直径分别为1、81、1、85m的原料罐中，扣除壁厚4mm，实际直径分别为就180、6、184、6cm，B水厂盐酸浓度为约为31%，B水厂在用氯酸钠质量百分比浓度为xNaclo3=24、59%，投加量为0、28 mg/L二氧化氯时，盐酸和氯酸钠应下降高度分别为h（HCL）、h（NaClO3）cm存在以下关系：

135× m（HCL）（g）=0、28（g/m3）×10000（m3）×146

（×180、6×180、6/4）×h（HCL）×1、152278×31%

=m（HCL）（g）

135× m（NaClO3）（g）=0、28（g/m3）×10000（m3）×213

（×184、6×184、6/4）×h （NaClO3）×1、21384×24、59%

=m（NaClO3）（g）

得：h（HCL）=（0、28×10000×146）/（135×31%×

1、152278××180、6×180、6/4）=0、33cm；

h（NaClO3）=（0、28×10000×213）/（135×24、59%×1、21384×π×184、6×184、6/4）=0、60cm；

由于B水厂耗氧量较高，工艺所产生的氯气被有机物消耗而不会影响最终含量。综合考虑盐酸与氯酸钠1：1的投加要求是比较合理的，盐酸应稍过量中和B水PH以抑制二氧化氯的分解。所以10000m3出厂水盐酸罐和氯酸钠储存罐体下降高度为0、60cm，即需质量百分比为24、59%、密度1、21384g/cm3的氯酸钠0、016m3（即：0、019t）；需质量百分比为31%、密度1、152278g/cm3的盐酸0、0154m3（即：0、0177t）。

3 水厂二氧化氯的投加控制建议

氯酸的化学性质篇5

采用气相色谱法在七(2,3二o甲基6叔丁基二甲基硅烷)β环糊精(cyclosilb)手性色谱柱上分离2氯丙酸酯光学异构体。考察了2氯丙酸酯结构和柱温对分离效果影响；在光学异构体分离过程中对热力学参数的计算，探讨光学异构体分离过程的驱动力和手性识别机理。结果表明，随着2氯丙酸酯的酯基团的链长增加、体积增大，2氯丙酸酯光学异构体的分离因子(α)和分离度(rs)随之减小；2氯丙酸正构醇酯光学异构体的分离因子对数(lnα)与酯基团的立体效应taft es常数之间具有较好的相关性。当柱温为86 ℃时其回归方程为： lnα＝0、03044－4、754（es）6（r=0、9991）。随着柱温升高，2氯丙酸酯光学异构体的容量因子(k′)、分离因子(α)和分离度(rs)也随之减小；当柱温小于82 ℃时，2氯丙酸甲酯和乙酯光学异构体的分离度(rs)大于1、5。2氯丙酸正构醇酯光学异构体在cyclosilb色谱柱上的分离过程是一个焓驱动过程并存在着焓熵补偿关系。β环糊精衍生物表面与2氯丙酸酯之间的相互作用在其分离过程中起了重要作用，特别是酯基团的大小对2氯丙酸酯光学异构体的分离起着决定性作用。

【关键词】 2 氯丙酸酯 β 环糊精 光学异构体 手性分离 热力学参数 熵焓补偿

1 引言

2氯丙酸及其酯是合成农药、染料和农林化学品的重要原料[1,2]，它可用于合成芳氧羧酸类除草剂稗草胺、萘丙胺、禾草灵及吡氟禾草灵等；还可用于合成消炎解热镇痛药布洛芬、医药中间体2丙氨酸等。具有光学活性的2氯丙酸及其酯用于合成农药及医药中间体。通常，以(s)2氯丙酸及其酯合成的产品具有较高的生理活性或药理作用，而由(r)2氯丙酸及其酯衍生的产物生理活性低或无活性[3]。因此，有关2氯丙酸及其酯光学异构体的分离研究应运而生。

有关2氯丙酸及其酯光学异构体的分离常用的方法有：化学法[4]、生物酶法[5,6]、色谱法[7～11]和萃取蒸馏法[12]等。如：watabe等 [7]以n十二(烷)酰α(1萘基)乙胺为固定相气相色谱拆分2氯丙酸的各种烷基、环烷基、芳基酰胺衍生物，探讨了部分溶质对拆分效果的影响；koende等[8]报道了2氯丙酸甲酯等对映体在八(3o丁酰2,6二o戊基)γ环糊精毛细管柱上的拆分；李俊峰等[9]报道了柱前衍生化高效液相色谱法分离测定2氯丙酸光学纯度。邓芳等[10]在全甲基β环糊精手性固定相上分离α取代丙酸酯化合物对映体。本研究采用七(2,3二o甲基6叔丁基二甲基硅烷)β环糊精(cyclosilb)色谱柱上分离2氯丙酸酯的光学异构体，考察了2氯丙酸酯结构和柱温对2氯丙酸酯光学异构体分离的影响；考察了色谱保留参数与柱温的相关性，计算2氯丙酸酯光学异构体分离过程中的热力学参数；结合热力学参数，探讨2氯丙酸酯光学异构体分离驱动力及其手性分离机理。

2 实验部分

2、1 仪器与试剂

6820 型气相色谱仪（氢火焰离子化检测器)、cyclosilb毛细管色谱柱(30 m×0、25 mm×0、25 μm)和cerity nds化学工作站均购自美国安捷伦科技公司。2氯丙酸甲酯、2氯丙酸乙酯、2氯丙酸丙酯等（>99%）由浙江工业大学药学院提供；其它试剂均为分析纯。

2、2 色谱分离条件

色谱柱：cyclosilb (30 m×0、25 mm×0、25 μm)，其固定相为30%七(2,3二o甲基6叔丁基二甲基硅烷)β环糊精的db1701(14%氰丙基苯基86%甲基聚硅氧烷)溶液；柱温：60～86 ℃；汽化室温度：200 ℃；检测器温度：200 ℃；载气(n2)流速：1、0 ml/min(分流比为75∶1)；氢气流速：55 ml/min；助燃气(空气)流速：200 ml/min。

3 结果与讨论

3、1 2氯丙酸酯的结构对光学异构体分离的影响

考察了不同2氯丙酸酯的光学异构体在cyclosilb手性柱上的分离效果（见图1）。从图1可知，2氯丙酸甲酯和乙酯的光学异构体的容量因子(k′)、分离因子(α)和分离度(rs)基本一致；随着酯基团的链长继续增加或体积增大，其容量因子(k′)、分离因子(α)和分离度(rs)随之下降；带有支链的酯基团(如2氯丙酸异丙酯)，其光学异构体不能实现分离。并发现2氯代丙酸正构醇酯的光学异构体的分离因子对数(lnα)与基团的电子效应hammett′s σ常数之间无相关性，而与取代基团的立体效应taft es常数之间具有较好的相关性。当柱温为86 ℃时，其线性回归方程为lnα=0、03044－4、754(es)6(r2=0、9991)；而且在62～86 ℃范围内均在着这种相关性。这表明了酯基团的大小对2氯丙酸酯的光学异构体在cyclosilb柱手性柱上的分离起着重要的支配作用。

图1 2氯丙酸酯光学异构体的色谱图（略）

fig、1 chromatograms of optical isomers of 2chloropropionates

a、 2氯丙酸甲酯(methyl 2chloropropionate); b、 2氯丙酸乙酯(ethyl 2chloropropionate); c、 2氯丙酸丙酯(propyl 2chloropropionate); d、 2氯丙酸丁酯(buthyl 2chloropropionate); e、 2氯丙酸异丙酯(isopropyl 2chloropropionate)。色谱柱(column): cyclosilb(30 m×0、25 mm×0、25 μm); 柱温(column temperature): 70 ℃; 流速(flow rate): 1、0 ml/min。

3、2 柱温对光学异构体分离的影响

柱温在气相色谱法分离光学异构体过程中是一个重要的影响因素。柱温的变化不仅影响光学异构体在固定相上吸附解脱的速度，还影响溶质的容量因子、分离因子和分离度，甚至还可能导致固定相构型发生变化，从而影响溶质与手性固定相间的相互作用，甚至导致光学异构体的洗脱次序反转[13]。从表1可知，2氯丙酸正构醇酯的光学异构体的容量因子(k′)、分离度(rs)和分离因子(α)随着柱温降低而逐渐增大，即保留时间延长，分离效果提高。当柱温小于82 ℃时，2氯丙酸甲酯和2氯丙酸乙酯的分离度(rs)均大于1、5，达到了基线分离效果。

表1 不同柱温对2氯丙酸酯的光学异构体分离的影响（略）

table 1 effect of different column temperature on separation of optical isomers of 2chloropropionates

* k′1, k′2： 容量因子(capacity factor )；α： 分离因子(separation factor)；rs： 分离度(separation degree); 首先被洗脱的对映体为(r)2氯丙酸酯(the first eluted enantiomer was (r)2chloropropionate)。

3、3 光学异构体分离过程中的热力学参数

在色谱法分离光学异构体过程中，溶质的容量因子(k′)与柱温的关系和对映体分离因子(α)与柱温的相关性可用gibbsholmholtz和van′t hoff 方程[13,14]表示：lnk′＝－δhrt+δsr+lnφ（1）

lnα＝－δ（δg）rt＝－δ（δh）rt＋δ（δs）r（2）式中k′为溶质的容量因子，δh和δs分别为保留过程中溶质的焓变和熵变，r为气体常数，t为柱温(k)，φ为相比。δ(δh)和δ(δs)分别为光学异构体间的焓变及熵变的差值。δ(δs)反映了光学异构体在两相中混乱度的不同，δ(δh)则反映了光学异构体与手性固定相间作用力的差异。以lnk′或lnα为纵坐标，1/t为横坐标作图，得到vant′t hoff 曲线，其回归方程如表2所示。

表2 2氯丙酸酯光学学构体在cyclosilb柱上的lnk′或lnα与t的相关性（略）

table 2 relationship between lnk′ or lnα of optical isomers of 2chloropropionate on cyclosilb column and t

* k′1, k′2： 容量因子(capacity factor )；α： 分离因子(separation factor)； t： 柱温(column temperature); r： 相关系数(correlation coefficient) 。

从表2可知，2氯丙酸甲酯、2氯丙酸丙酯、2氯丙酸乙酯和2氯丙酸正丁酯光学异构体的lnk′或lnα与1/t之间具有良好的线性关系。线性vant′t hoff 曲线表明，在所考察的温度范围内柱温的变化不影响2氯丙酸酯光学异构体在色谱柱上的保留机理。从vant′t hoff 曲线可求得2氯丙酸酯在色谱保留过程中焓变(δh)、焓变差(－δ(δh))、熵变差(－δ(δs))以及补偿温度(tβ)等热力学参数（见表3）。

从表3可知，2氯丙酸甲酯、乙酯、正丙酯和正丁酯的光学异构体在cyclosilb手性柱上色谱保留过程的焓变(δh)均为负值，这表明2氯丙酸酯溶质与固定相之间的相互作用是一个放热过程。在实验温度范围内，2氯丙酸甲酯、乙酯、正丙酯和正丁酯的光学异构体在色谱保留过程中的焓变差(－δ(δh))和熵变差(－δ(δs))满足｜δ(δh)｜＞｜tδ(δs)｜，则2氯丙酸酯的光学异构体分离过程主要是一个焓驱动的过程。2氯丙酸酯的光学异构体在cyclosilb柱上的保留过程均为负熵变过程，不利于过程的发生，必须由β环糊精衍生物与2氯丙酸酯的光学异构体分子间发生相互作用时释放的焓进行补偿，才能保证2氯丙酸酯的光学异构体的分离。

表3 cyclosilb柱上2氯丙酸酯的热力学数据（略）

table 3 thermodynamics data for separation of optical isomers of 2chloropropionate on cyclosilb column

tbm： 调和平均温度(the harmonic mean of the experiment temperature), tβ： 补偿温度(the pensation temperature)。

3、4 熵焓补偿

在手性化合物色谱分离过程中一组手性化合物光学异构体的焓变差(δ(δh))与熵变差(δ(δs))之间具有良好的线性关系，表明光学异构体之间的分离存在着熵焓补偿关系。其斜率称为补偿温度(tβ)，截距为补偿温度(tβ)下的gibbs自由能(δ(δgβ）)。当一组手性化合物在手性分离过程中存在着熵焓补偿关系，则表明一组手性化合物溶质与手性固定相(csp)之间的相互作用极为相似，具有相同的或基本一致的保留机理。然而，krug等[14,15]认为由于实验结果的统计误差使得从vant′t hoff 曲线求得的焓变差(δ(δh))与熵变差(δ(δs))之间具有较好的相关性的虚假的熵焓补偿关系，建议采用vant′t hoff 曲线求得焓变差(δ(δh))与熵变差(δ(δs))必须对其斜率进行t检验。认为调和平均温度(tbm)与补偿温度(tβ之间存在显著性差异，则熵焓补偿具有真实性。实验结果表明，在cyclosilb柱上2氯丙酸酯光学异构体的焓变差(δ(δh))与熵变差(δ(δs))之间具有良好线性关系，其回归方程为－δ(δh) =406、2δ(δs)－2、2804(r=0、9999)。结果表明，调和平均温度(tbm=346、9 k)与补偿温度(tβ=406、2 k)之间存在着显著性差异。则2氯丙酸酯的光学异构体在cyclosilb柱上的保留过程存在着熵焓补偿关系。说明2氯丙酸酯的光学异构体色谱拆分机理是相同的，或主导的拆分机理是相同的。

3、5 光学异构体分离机理的探讨

β环糊精是由7个葡萄糖单元通过1,4糖苷键连结而成，呈环状结构，并具有疏水的内空腔和亲水的外表面，空腔直径为0、78 nm。这种结构为手性化合物光学异构体的分离提供了一种良好的手性识别环境。armstrong等[16]用环糊精及衍生物色谱柱分离了24种手性化合物，并通过对热力学参数的研究，提出了手性化合物分离的“多重保留机理”，认为环糊精类固定相至少有两种不同的手性识别机理，一种与包结物的形成有关；另一种与包结物的形成无关，是通过底部、顶部、边部与溶质分子全方位的相互作用达到手性识别的目的。并提出了在β环糊精上手性分离过程中对映体的(－δ(δh))和(－δ(δs))分别小于5、86 kj／mol和10、0 j／（mol／k）。手性识别过程与包结物形成无关，主要是通过环糊精的顶部、侧部和底部与溶质分子作用导致手性分离。从表3可知，在所考察的温度范围内2氯丙酸酯的光学异构体之间的焓变差(－δ(δh))和熵变差(－δ(δs))分别为0、3749～0、8316 kj／mol和0、927～2、056 j／（mol／k），均小于5、86 kj／mol和10、0 j／（mol／k）。这说明环糊精底部、顶部、边部全方位的松散作用、偶极作用、范德华力、色散力以及氢键力在2氯丙酸酯的光学异构体分离过程中起了重要作用。

【参考文献】

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9 li junfeng(李俊峰)， du tingting(都婷婷), lan xianqiu(兰先秋), zhang yiwen(张义文), song hang(宋 航)、 chinese j、 anal、 chem、(分析化学), 2007, 35(8): 1195～1198

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13 mcgachy n t, grinberg n, variankaval n、 j、 chromatogr、 a, 2005, 1064(2): 193～204

14 krug r r, hunter w g, grieger r a、 j、 phys、 chem、, 1976, 80(21): 2335～2341

氯酸的化学性质篇6

中文摘要I

英文摘要II

目录III

1、 绪论1

1、1 二氧化氯的性质1

1、2 印染废水处理的方法1

1、3 二氧化氯的脱色机理2

1、4 二氧化氯的制备方法2

1、5 二氧化氯的应用概况2

1、6 二氧化氯在印染废水处理中应用3

2、 实验部分5

2、1 实验试剂与玻璃仪器5

2、1、1 主要原料和试剂5

2、1、2 主要仪器5

2、2 实验步骤5

2、2、1 用亚氯酸钠自氧化法制备二氧化氯5

2、2、2 用丙二酸法测定二氧化氯总含量5

2、2、3 模拟废水6

3、 结果与讨论7

3、1 标准曲线的绘制7

3、1、1 波长扫描选定最大波长7

3、1、2 浓度与吸光度关系曲线7

3、2 单因素考察8

3、2、1 反应温度对染料脱色效果的影响8

3、2、2 转速对染料脱色效果的影响9

3、2、3 ClO2投加量对染料脱色效果的影响10

3、2、4 pH值对染料脱色效果的影响11

3、2、5 染料起始浓度对脱色效果的影响12

3、2、6 反应时间对染料脱色效果的影响13

3、3 脱色率与时间的关系拟合14

3、4 染料与二氧化氯反应的摩尔比推算15

4、总结与展望16

致谢17

参考文献18

1 绪论

1、1 二氧化氯的性质

ClO2在常温下为黄绿色或橘黄色气体，当溶液中浓度14～17mg/L时气味明显[1],具有氯和臭氧的特殊刺激臭味，毒性与氯气相似。在20℃、大气压力下,水中二氧化氯的质量浓度为70mg/L。二氧化氯气体在室温条件下可压缩为液态,密度为2、4kg/L,沸点10、9℃,熔点-59℃。在水中的溶解度很大，约为Cl2的5倍 ，ClO2分子结构外层存在一个未成对电子活泼自由基,具有很强的氧化作用，二氧化氯的还原能力（0、95V）比氯气（1、95V）低的多，但它的氧化能力却比 氯气高的多[2]，其氧化能力约为Cl2的2、63倍。其气体在高于-40℃时不稳定、易爆炸,所以需要在使用现场生产。二氧化氯暴露于光线下或接触有机物时,温度上升就会爆炸。二氧化氯压缩为液态,轻微的环境变化就会导致爆炸。工业上,二氧化氯运输通过混合空气以保持二氧化氯浓度在8%～12%。在黑暗中,二氧化氯溶液可保存几个月。

1、2 印染废水处理的方法

王九思[3]用ClO2氧化与活性炭吸附相结合的方法处理染色废水,与单独用ClO2氧化或活性炭吸附处理相比,CODCr去除率和脱色率均有较大提高。

金朝晖,柴英涛,李铁龙,曹骥,庄源益[4]从受污染土壤中筛选出具有广谱脱色的优势菌17株,并进一步扩大染料范围,筛选出3株对偶氮、蒽醌、三苯甲烷染料均有较好脱色效果的优势菌株。3株菌分别为青霉属菌和头孢霉属(菌)的真菌;以染料配水为例,探讨了pH值、温度、碳源、氮源因素对菌株脱色的影响;并进行了实际废水的脱色实验,结果表明该菌在pH值5-9,温度18-37℃的区间内,且外加葡萄糖提供0、15%碳源时对染料废水的脱色率可达70%。因此对处理染料污染废水具有较好的应用前景。

王代芝，揭武[5]用三氯化铝改性的膨润土对酸性红的吸附作用，结果表明此改性方法能够明显改善膨润土在水中的沉降与过滤性能，大大提高了膨润土对酸性红的吸附能力。当吸附剂的用量为20g/L时，对浓度为460mg/L酸性红溶液的去除率可达98、6％，吸附量为22、68mg/g。

华彬,陆永生,唐春燕,卞华松,胡龙兴[6]以酸性红B染料模拟废水为对象,考察了废水浓度、pH、超声时间、NaCl投加量及曝气等因素对其超声降解效率的影响。实验结果表明:酸性红B降解率与超声时间基本上成线性关系;初始浓度高,降解率大;pH值大,降解率减小;当溶液中NaCl投加量从0增加到1mg/L,降解率从43%增加到近90%;再增加溶液中NaCl的浓度,对其降解率影响不大;水浴温度升高,酸性红B降解率增大;曝气及H2O2 投加量对其降解率的影响不大。

吴坚，扎西[7]采用Fenton试剂处理酸性玫瑰红B染料废水,考察了FeSO4投加量、H2O2 投加量、pH值和反应时间对处理效果的影响,研究了原水的氧化还原电位的变化规律,评价了它的可生化性结果表明,最佳pH值为3, FeSO4的适宜投加量为8mmol/L, H2O2 最佳投加量为50mmol/L,此时COD去除率和脱色率分别为77、1%和92、8%,处理后该染料废水的可生化性大大提高。

1、3 二氧化氯的脱色机理

ClO2处理印染废水主要是氧化破坏染料的发色基团和助色基团，达到显著的脱色效果。在一定条件下，二氧化氯可与DPD(N，N一二乙基对苯二胺)、甲酚红(邻甲酚磺酞)、氯酚红(二氯磺酞)、酸性靛蓝(5，5一靛蓝二磺酸盐或靛蓝三磺盐)、丽丝胺绿B(芳甲烷染料)、罗丹明B(四乙基罗丹明)和亚甲蓝等显色剂发生脱色反应。酸性靛蓝在pH<4时，可以与氧化剂二氧化氯发生断键反应，而生成稳定化合物靛红C8H5NO2。二氧化氯除与酸性靛蓝等染料发生反应外，还与许多直接染料和活性染料反应，而使染料褪色。利用二氧化氯的这一性质，可将二氧化氯用于处理印染废水。目前，利用二氧化氯来处理印染废水已得到一定的进展，尤其在脱色方面去除率高，因而是具有广阔的推广应用前景的[8]。

1、4 二氧化氯的制备方法

本实验采用亚氯酸钠自氧化法：在酸性介质中,亚氯酸钠发生自氧化还原反应生成二氧化氯。反应式为:

5NaClO2 + 4HCl = 4ClO2 + 5NaCl + 2H2O

该方法的特点是一次性投资少,操作工艺简便,易于控制。不足之处是反应速度慢,酸量大,产生的废酸多。如果是在盐酸介质中反应,产品混合物中会有一定量的盐酸。

1、5 应用概况

制成的稳定性二氧化氯作为一种多功能化工产品，自上个世纪和年代就逐步在纸浆和纺织品漂白、消毒及自来水净化、工业废物处理等行业得到应用，尤其是经ClO2消毒后反应物基本无毒。二氧化氯作为一种强氧化剂,由于其在消毒杀菌、防腐除臭、保鲜及环境污染处理等方面的独特功能已受到国内外有关专家的广泛关注。80年代中期,美国农业部(USDA)和美国环保局(USEDA)确认ClO2可作为食品消毒剂和饮水杀菌剂 [9]。最近,世界卫生组织(WHO)认为该物质完全无致癌,而推荐为安全消毒物质中的A1级产品。目前,越来越多的国家已把ClO2用作饮用水的消毒剂,并对ClO2在医疗卫生、水产品加工、果蔬保鲜及环境污水处理等方面进行广泛的应用研究。

ClO2的研究和应用在我国始于20世纪80年代，生产规模上与国外相比都有一定差距，但是目前发展迅速，已有多家厂家生产，应用领域也很广泛，主要有饮用水处理、废水处理、杀菌灭藻、医疗卫生、造纸工业、油田解堵等几个方面。ClO2作为灭菌消毒氧化剂，具有很好的效果，明显优于常用的Cl2，且具安全可靠、无环保问题等优点，因此，它的应用势必愈来愈广，在我 国的应用亦有广阔的前景。

1、6 二氧化氯在印染废水处理中的应用

王福祥[10]等人曾在南京市大厂区麒麟华洋印染公司进行试验，通过用二氧化氯处理印染废水，脱色率和COD去除率分别达到97、5％和80、3％，处理后的废水指标完全符合国家排放标准。

林大建[11]利用二氧化氯作为强氧化剂对漂染废水中的有机物进行氧化分解，试验结果表明：对COD的去除率>78％，对色度的去除率>95％，水的循环利用率可达72％。

邓丽[12]等人利用C102进行印染废水脱色的试验结果表明：两种活性染料(活性艳红X一3B、活性艳红K一2BP)的模拟废水均极易被C102 氧化脱色，当染料与二氧化氯的摩尔比为1：0、24时，两种活性染料的脱色率均可超过90％ ；在二氧化氯的量足够时，脱色率与染料的初始浓度基本上没有关系；活性艳红-3B的脱色率随pH的变化增幅较小，而活性艳红K-2BP的脱色率随pH的变化增幅很大，pH在7～10这一范围脱色率最高；二氧化氯与染料之间的反应速度较快，反应15min可基本完成；温度对活性艳红X一3B影响不大，但对活性艳红K一2BP的脱色反应有较大的影响。

于德爽[13] 根据某精细化工有限公司染料废水处理的生产性实验研究，提出了采用二氧化氯氧化去除染料废水中苯胺类物质的方法。运行结果表明：当污水中苯胺浓度≥50mg/L时，容易引起活性污泥中毒；当污水中苯胺浓度50mg/L时，采用二氧化氯氧化法可以使出水苯胺浓度降至2mg/L以下，去除率达到95％左右。

李益林[14]用二氧化氯直接氧化处理含疏水性染料的印染废水(COD360mg/L、色度256倍)，经PE精密过滤器过滤，出水水质为COD64mg／L、色度4倍 。某纯棉色织布厂废水，含有硫化、还原、分散染料，pH=8～12，色度=256倍，COD=360 mg/L；每吨废水中投加25g C102 ，接触反应30分钟，采用水射气混合，再经PE过滤器精密过滤，出水COD降到64mg/L，色度为4倍。

赵茂俊[15]等人利用自制高纯二氧化氯对两种常用且结构具有代表性的活性艳红K-2G和分散蓝2BLN染料，进行氧化脱色研究，作了温度、pH值、二氧化氯用量等条件试验，并用实际印染废水进行了实验，取得了良好的效果。在室温时，t=5～7分钟，pH值偏碱性条件下，单一染料溶液及混合染料溶液的脱色率均达到90％以上，实际印染废水的脱色也在90％左右。pH值、温度和C102 用量等多种因素对脱色率均有一定的影响：pH值越高，染料脱色率越高。C102 用量存在一最佳值，与活性艳红K-2G及分散蓝2BLN染料的最佳摩尔比分别为40及20左右。C102 耗量随染料起始浓度的增大而增加(脱色率相同时)。

张春辉[16]等使用二氧化氯对染料和印染废水脱色进行了研究，结果表明：二氧化氯对其有很好的脱色效果，当原水COD为1592 mg/L、色度为781倍的废水在不调节pH 的情况下(原水pH=7、6)，经75mg/L剂量二氧化氯处理4h后，COD去除率为68、4％，色度去除率可达94％以上，水样几乎无色。试验还发现，pH值对C102 的氧化脱色影响较大，在酸性条件下有很好的脱色效果。印染废水多为碱性，直接用C102进行脱色是不利的，需先调节废水的pH值。这是将二氧化氯用于脱色时必须考虑到的不利因素[17]。

2 实验部分

2、1 实验试剂与玻璃仪器

2、1、1　主要原料和试剂

(1)亚氯酸钠

A、R、

(6)硫代硫酸钠

A、R、

(2)淀粉

A、R、

(7)丙二酸　 A、R、

(3)盐酸

A、R、

(8)重铬酸钾

A、R、

(4)硫酸

A、R、

(9)酸性红

工业品

(5)碘化钾

A、R、

2、1、2　主要仪器

(1)可见分光光度计(上海光谱仪器有限公司 722E型)

(2)恒温水浴缸（上海精密实验设备有限公司 DK-S24型）

(3)恒速搅拌器（上海申胜生物技术有限公司 S212-40型）

(4)二氧化氯发生装置(实验室自搭)

(5)电子天平（北京塞多利斯仪器系统有限公司 BS124S型）

2、2 实验步骤

2、2、1 用亚氯酸钠自氧化法制备二氧化氯

(1)打开恒温水浴调至250C;

(2)待水温稳定后，将装有反应液的三口烧瓶浸入水浴锅，同时打开空气压缩机控制0、14m3/h的气体流量，反应开始;

(3)观察反应过程中物料颜色的变化，反应30分钟，结束反应;

(4)关闭水浴锅和压缩机，整理实验台面，将设备等恢复原状。

2、2、2 用丙二酸法测定二氧化氯总含量

2、2、2、1试剂配制

(1)2mol/L硫酸 取11mL98%浓硫酸加入到89mL水中置于试剂瓶中;

(2)10%碘化钾 10g碘化钾加入100mL水中置于棕色瓶中避光保存于冰箱中，若顔色变黄需重新配制;

(3)0、5%淀粉 取0、5g淀粉置于100mL水中煮沸，冷却后置于棕色瓶中避光保存;

(4)10% 丙二酸 10g丙二酸加无离子水溶解成100mL;

(5)0、1mol/L硫代硫酸钠溶液 取1000mL蒸馏水加入0、1g碳酸钠，煮沸，称取24、80g硫代硫酸钠置于该沸水中，冷却放置于棕色瓶中，避光保存1-2周;

(6)标定0、1mol/L硫代硫酸钠标准溶液 在碘量瓶中移取一定量重铬酸钾标准液加入10%碘化钾4mL及1、5mL的2mol/L硫酸，塞好玻璃塞，摇匀，于暗处置放10min。用上述配制的0、1mol/L硫代硫酸钠溶液滴定。经滴定计算得硫代硫酸钠标准溶液的浓度为0、111mol/L。

2、2、2、2测定

取二氧化氯液10、0mL，置于含100mL无离子水的碘量瓶中，加10% 丙二酸溶液2mL，摇匀。静置反应2min后，加2mol/L硫酸10mL，10%碘化钾溶液10mL后加蒸馏水数滴于碘量瓶盖缘，置暗处5min。打开盖，让盖缘蒸馏水流入瓶内。用硫代硫酸钠标准溶液（装入滴定管中）滴定游离碘，边滴边摇匀。待溶液呈淡黄色时加入0、5%淀粉溶液10滴，溶液立即变蓝色。继续滴定至蓝色消失，记录用去的硫代硫酸钠溶液总量。重复测3次，取3次平均值进行以下计算 。

由于1mol/L硫代硫酸钠标准溶液1mL相当于13、49mg二氧化氯，故可按下式计算二氧化氯含量[12]：

二氧化氯含量(mg/L)=(M*V*13、49/W)*1000

其中：M-------硫代硫酸钠标准溶液的浓度mg/L;

V-------硫代硫酸钠标准溶液在滴定中用去的毫升数mL;

W-------碘量瓶中所含二氧化氯样液毫升数mL（溶液10mL），盖上盖并振摇混匀。

2、2、3 模拟废水

印染车间排出的废水通常浓度在100 mg/L左右，现在用酸性红染料配制模拟废水，用电子天平称取1、000g酸性红染料，加水溶解稀释到1L。做实验时取样体积为10、00mL的配制好的溶液,投加一定量的二氧化氯溶液,保持二氧化氯溶液的过量,使二氧化氯和酸性红染料 摩尔比为4：1，再加水稀释到100mL,使酸性红染料浓度为100、0 mg/L（模拟废水）。

3 实验结果与讨论

3、1 标准曲线的绘制

3、1、1 波长扫描选定最大波峰

取配制好的1000、0mg/L酸性红染料的溶液取出10mL，加去离子水配成100mL，配制成100mg/L(模拟废水)，用分光光度计在不同波长下进行测量，得到以下的最佳波长曲线，结果见图1：

图1 最佳波长曲线

从上图可以看出,波长在496nm时，吸光度达到最大值，即最大吸收峰，以此作为测定波长。

3、1、2 浓度与吸光度关系曲线

取配制好的1000mg/L酸性红染料的溶液，然后分别取出10mL、8mL、5mL、4mL、3mL、2mL、1mL，各加去离子水配成100mL，分别用分光光度计在496nm进行测量，得到以下的浓度标准曲线，结果见图2：

图2 酸性红染料的标准曲线

在以下单因素考察实验中，将吸光度代入上面方程y = 94、474x中，算出反应后酸性红的浓度y，再根据y1=y总-y算出反应的酸性红的量y1，最后根据脱色率= y1/ y总*100%，从而计算出脱色率。

3、2 单因素考察

3、2、1 反应温度对染料脱色效果的影响

温度是影响反应效果的因素之一,从印染车间排出的废水通常具有较高的温度。酸性红染料的模拟废水的浓度为100 mg/L ,取样体积为10mL的配制好的溶液,投加一定量的二氧化氯溶液,保持二氧化氯溶液的过量,使二氧化氯和酸性红染料摩尔比为4：1，但要让总溶液的量保持在100mL以内,然后加水让溶液的体积保持在100mL,这样就保持了染料和二氧化氯的浓度的一致性。在相同的因素前提下,考察不同的温度二氧化氯对酸性红溶液的脱色效果的差异。因此,考察以下几个温度点,确定温度这个单因素的存在,是否对二氧化氯脱色效果有影响、以下是考察15℃,20℃,25℃,30℃,35℃五个温度点时,反应结束后马上取样，然后用分光光度计测定吸光度，最后通过酸性红染料的标准曲线计算脱色率。

在25℃时，没有经过鼓泡除去剩余的二氧化氯，用分光光度计测定吸光度，其吸光度为0、054，而经过鼓泡后其吸光度为0、045，所以每次反应结束后先进行鼓泡，再用分光光度计测定其吸光度。二氧化氯对酸性红染料在不同的温度条件下的脱色能力的大小差异，结果见图3：

图3 温度对染料脱色率的影响

从上图可以看出,二氧化氯对酸性红溶液进行脱色时,温度对其脱色能力的影响并不是非常大,脱色的能力都在95%左右。但是25℃时的温度效果较其它四个来说要略好一些,因此,从图表来看,温度升高时脱色率略有升高,但是以25℃时的温度为分界线,大于25℃时脱色率反而下降。可能的原因是由于温度升高,二氧化氯的活性升高,使转化率提高,但是温度过高,又使二氧化氯有些挥发出来,造成了二氧化氯溶液浓度的下降。这样使得脱色率又有点下降。因此,选取25℃的温度为最佳的单因素之一。

3、2、2 转速对染料脱色效果的影响

在二氧化氯与酸性红染料溶液反应时,由于存在一个混合接触的过程,它们的溶液浓度虽然不变,但是,理论上来说,在混合反应时,加快混合时的速率,可以提高反应的速率。因此,对于搅拌速率来说,应该是越快越好。同理,我们在保持温度,pH,起始料液等各因素保持不变的前提下,来考察不同的搅拌速率是否对二氧化氯的脱色效果有影响，使转速分别控制在100r/min,150r/min,250r/min,300 r/min,350r/min, 考察搅拌速度对染料脱色效果的影响。反应结束后马上取样，鼓泡除去剩余没有反应的二氧化氯，然后用分光光度计测定吸光度，最后通过酸性红染料的标准曲线计算脱色率，结果见图4：

图4 搅拌速度对染料脱色率的影响

从上图可以看出,二氧化氯对酸性红溶液进行脱色时,搅拌速率对其脱色能力基本上没有影响,在不同的搅拌速率下,整个曲线图基本上在同一水平线上。这说明体系是均相，可能是因为二氧化氯参与的脱色反应不需要这样大的搅拌速率,可能是静止的溶液下,就能快速地反应完全,但不排除由于10min的反应时间已经大大超过了二氧化氯对酸性红溶液脱色所需要的时间,使得所有的反应液都能够完全的反应,因而转化率差不多一样。因此,先取这个反应的搅拌速率为250r/min,作为最佳的反应搅拌速率,等接下来的实验再来考证反应时间的影响。

3、2、3 CLO2投加量对染料脱色率的影响

在反应温度25℃，不加酸碱和反应时间10min，转速250r/min不变的情况下，移取10mL配制好的1000mg/L酸性红染料的溶液,加二氧化氯溶液，使加二氧化氯和酸性红染料摩尔分别为5：1、4：1、3：1、2：1、1：1，但要让总溶液的量保持在100mL以内,然后加水让溶液的体积保持在100mL,这样就保持了染料和浓度的一致性。 在相同的因素前提下,考察CLO2投加量对染料脱色效果的差异。 反应结束后马上取样，鼓泡除去剩余没有反应的二氧化氯，然后用分光光度计测定吸光度，最后通过酸性红染料的标准曲线计算脱色率，结果见图5：

图5 CLO2投加量对染料脱色率的影响

由图5可以看出 ,酸性红染料（模拟废水）脱色率随二氧化氯的量的增加而逐渐升高。较低投量时,脱色率的升高幅度较大 ,当投量增加到一定程度后（3：1）脱色率变化趋于平缓，基本上脱色率保持不变。随着二氧化氯投加量的增加 ,模拟废水中的活性染料的浓度减少,脱色率升高，在摩尔比3：1时脱色率就达到95%，这说明二氧化氯对酸性红染料的氧化作用很强。这与其它的方法处理活性染料效果较差形成对比 ,体现了二氧化氯的优越性。由此可见，二氧化氯作为氧化剂染料是有很强的脱色能力的,并且脱色能力也都随着二氧化氯的投加量增加而增强。

3、2、4 pH值对染料脱色率的影响

移取10mL配置好的1000mg/L酸性红染料的溶液,加二氧化氯溶液，使二氧化氯和酸性红染料的摩尔比为4：1，加水稀释保持溶液总体积100mL，在反应温度25℃,转速250r/min,反应时间10min的条件下，加盐酸或氢氧化钠使pH值分别为4、6、7、8、10、12，考察pH值对染料脱色率的影响，酸性红染料的pH值为6，反应结束后马上取样，鼓泡除去剩余没有反应的二氧化氯，然后用分光光度计测定吸光度，最后通过酸性红染料的标准曲线计算脱色率，得以下曲线，结果见图6：

图6 pH值对染料脱色率的影响

由图6可见,酸性红染料模拟废水经ClO2氧化后,脱色率在酸性条件下,pH值对染料脱色率影响不大，和在不加酸碱情况下，脱色率一样都在95%左右，pH=6时脱色率达到最大。随着pH值的逐渐增大，脱色率逐渐减小，当pH=12时，脱色率就降到了82、7%，所 以pH值对染料脱色率有影响，特别是在碱性条件下。原因可能是二氧化氯和氢氧化钠反应转化为次氯酸根离子，氧化能力减弱，从而使脱色率降低。

3、2、5染料初始浓度对脱色率的影响

在反应温度25℃、不加酸碱和反应时间10min，转速250r/min，加二氧化氯溶液不变的情况下，分别移取20mL、10mL、8mL、5mL、3mL配置好的1000mg/L酸性红染料的溶液，加水稀释保持溶液总体积100mL，使酸性红染料浓度分别为200mg/L、100mg/L、80mg/L、50mg/L、30mg/L。在相同的因素前提下,考察染料起始浓度对脱色率的影响。反应结束后马上取样，鼓泡除去剩余没有反应的二氧化氯，然后用分光光度计测定吸光度，最后通过酸性红染料的标准曲线计算脱色率，结果见图7：

图7 染料起始浓度对脱色率的影响

从上图可以看出,在起始料液浓度发生改变时,二氧化氯对浓度低的溶液的脱色能力要稍微差一些,而对于浓度比较高的溶液的脱色能力相差不多,很接近、可能是浓度低的时候,由于吸光度要小,所造成的误差影响较大。总的来说，脱色率的波动不是非常大,可见,二氧化氯的脱色能力还是很强的。

3、2、6反应时间对染料脱色效果的影响

移取10mL配置好的1000mg/L酸性红染料的溶液,加二氧化氯溶液，使二氧化氯和酸性红染料的摩尔比为4：1，加水稀释保持溶液总体积100mL，在反应温度25℃,转速250r/min, 反应时间分别为1、2、3、5、8、10、20min,考察反应时间对脱色率的影响,反应结束后马上取样，鼓泡除去剩余没有反应的二氧化氯，然后用分光光度计测定吸光度，最后通过酸性红染料的标准曲线计算脱色率，结果如图8：

图8反应时间对染料脱色率的影响

从图8可以看出，酸性红染料（模拟废水）在反应5min前,随反应时间的增加,脱色率迅速增加,说明反应速度很快,几乎瞬间完成,反应5min后,脱色率几乎不再随时间的增加而增加,这说明反应已接近反应完全。酸性红染料随时间的推移脱色率逐渐升高,当反应10min时,脱色率达到95、8%,反应10min后,反应基本完全,染料残余量几乎不再减少 ,脱色率曲线也基本不再上升。

反应时间及由此确立的停留时间是影响脱色进行的状况及实际工程设计时影响反应池规模、造价和净化效果的一项重要因素。若废水在池中停留足够长的时间 ,则可达到较好的脱色效果,但如果时间过长就会使池中停留的废水量及池的规模增加。

3、3 脱色率与时间的关系拟合

根据公式At=A0e-kt即㏑At=㏑A0-kt，再通过时间和吸光度的关系作图，结果如图9：

图9 ㏑At和时间t的关系

从图9可以看出，关联系数k=0、2087，R=0、98，成线性关系，脱色率与时间的关系符合At=A0e-kt。

3、4 染料与二氧化氯反应的摩尔比推算

移取10mL配置好的1000mg/L酸性红染料的溶液,加二氧化氯溶液，使二氧化氯和酸性红染料的摩尔比为4：1，加水稀释保持溶液总体积100mL，保持反应温度25℃,转速250r/min,反应时间10min，反应结束后马上取样，然后用分光光度计测定吸光度，其吸光度为0、045，最后通过酸性红染料的标准曲线计算脱色率，其脱色率为95、479 %，剩余酸性红染料的质量M=1000mg/L*10mL*95、479 %=9、5479mg，酸性红染料的分子式为C17H10CLF3N3NaO4S,分子量468,反应掉酸性红染料0、0204mmol。用丙二酸法测定剩余二氧化氯的含量，用去硫代硫酸钠1、68mL, 二氧化氯含量(mg/L)=(1、68*0、111*13、49/100)

*1000=25、156 mg/L, 剩余二氧化氯质量=25、156 mg/L*100/1000=2、5156mg，反应掉二氧化氯的质量=16、1119mL*440、730mg/L-2、5156mg=7、1010mg-2、5156mg=4、5854 mg=0、0679 mmol。空白实验证明酸性红染料对丙二酸法测定剩余二氧化氯的含量没有影响，酸性红染料与二氧化氯反应的摩尔比为0、0204：0、0679=1：3、328。

4 总结与展望

通过上述的实验，我们以多组实验数据为依据，确定了二氧化氯对酸性红染料脱色的较佳条件：反应温度25℃，反应时间10min，转速250r/min，pH=6，酸性红染料与二氧化氯反应的摩尔比为1：3。

经过近一个学期的努力，论文终于接近了尾声。在整个过程中学到了很多的东西，特别是在解决实际问题方面，让我了解了整个的程序和方法。在实验中也遇到过困难，但是只有在坚持下去的情况下我们才能得出正确的结论从而达到更高的高度。实验过程也让我认识到了理论的重要性,根据实际情况来解决。我们大家都觉得从中成长了许多，提高了许多，并且也知道了一点科研工作的严谨治学态度和知道了探索过程的艰辛不易。

二氧化氯产业已是国际公认的绿色朝阳产业，应用领域和消费量还将大规模拓展，其技术的发展趋势是低耗节能、高效高纯、低副产物的系列生产工艺和针对各个行业而开发的使用便捷、应用成熟的下游产品的应用。就目前而言，稳定性二氧化氯和二氧化氯发生器等系列产品，投资少、见效快，不仅能有效地发挥其本身的特性，还可推动相关产业的繁荣和发展。

二氧化氯在我国刚刚起步，有理由相信，在不久的将来，二氧化氯会成为我们生产和生活中必不可少的日常用品，等待我们的是一个美丽的、前景广阔的市场和明天。

我国与工业发达国家相比，由于生产成本偏高，环境保护法规还不健全而限制了它的广泛使用及开发。因此加强稳定性二氧化氯产品的开发、推动二氧化氯在我国的广泛应用，前景十分广阔。相信随着稳定性二氧化氯制备技术的成熟以及人类对自身健康和生存环境的日益关心，将可实现稳定性二氧化氯的低成本、大规模生产，进而可开发一系列新的应用领域，造福于社会、造福于人民。

二氧化氯分子由一个氯原子和两个氧原子组成,氯原子以两个配位键与两个氧原子结合,其最外电子层上还存在着一个不成对的自由电子,为活泼性自由基,具有很强的氧化作用。二氧化氯不仅能将酚类物质氧化去除，而且不会造成氯化产物双联氯酚，也不会引起臭味。到目前为止，开展二氧化氯处理工业废水方面的研究不多，二氧化氯作为一种强氧化剂，随着其制造成本的下降及其产生量的增大，在工业废水处理中将会得到越来越广泛的应用。

致 谢

四年的大学生活就这样随着毕业论文的完成而结束了，感谢浙江科技学院所有教过我的和我所熟悉的老师的谆谆教诲，特别是生化学院的老师们的教导将使我终生受益。由衷感谢诸爱士老师，在他的孜孜不倦的指导之下使我顺利完成了毕业课题。诸老师严谨的科学态度使我受益良多，还有在实验过程中给我的谆谆 教诲，以及在四年大年生活中对我关心和照顾，在此衷心感谢您！还有和我同做一组实验的同学，也给了我很多帮助，在这里一并谢过。

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氯酸的化学性质篇7

关键词：元素化合物解题指导考点

元素化合物一直是各级考试中的重头戏，截止到现在，我们学习了氯、碳、硫、氮几种非金属元素。客观地分析各种试题，我们会发现一个有趣的现象：同为非金属元素，但各级考试对它们考查的侧重点各不相同。

一、考试中的氯元素

例1下列有关说法中正确的是（）

A某地发生严重氯泄漏，附近的人应该迅速撤离现场并尽可能的登上高处

B氯气能使品红试液褪色，故将氯气通入盛有干燥红色布条的集气瓶时，布条褪色

C已知氯气具有强氧化性，故将氯气通入NaOH溶液时，氯气仅显示氧化性

D将燃着的铁丝插入氯气中，铁丝继续燃烧并生成FeCl2

分析：氯气是一种黄绿色的有毒气体，密度大于空气，因此氯气泄漏时，要尽可能登上高处，并尽快离开事故现场；氯气表现漂白性是因为氯气溶于水生成的HClO具有强氧化性,干燥的氯气不显示漂白性；氯气本身显示较强的氧化性，能将铁丝氧化为FeCl3，而不是FeCl2，可氯气通入NaOH溶液时，发生2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O，氯气既显示氧化性，又显示还原性。

答案：A

二、从碳的化合物切题考查碳元素

例2碳酸氢钠受热容易分解为碳酸钠，现加热500g碳酸钠和碳酸氢钠的混合物，使碳酸氢钠完全分解，混合物质量减少了031g，则原混合物中碳酸钠的质量为[CD#4]，得到的CO2在标准状况下的体积是[CD#4]。怎样用实验来证明所得的气体为CO2：[CD#4]。

分析：题目从碳酸氢钠的受热分解、CO2的检验切题，考查了计算题差量法和气体的检验方法。命题的目的是要求通过一道题的解析，掌握一类题的解析方法。从题意可知，质量的变化来自碳酸氢钠的分解，故可设NaHCO3的质量为[WTBX]x，生成CO2的体积为[WTBX]V。则：

解得[WTBX]x=084g，则原混合物中Na2CO3的质量为500g-084g=416g，[WTBX]V[WT]=0112L。若想验证CO2的存在，必须排除SO2的干扰，故不可直接使用澄清石灰水。

答案：416g0112L先将气体通入品红试液，品红不褪色证明不存在SO2，然后通入澄清石灰水，产生白色沉淀，得出原气体为CO2

三、命题中氮元素主要的切入点

例3浓硝酸具有强氧化性，能与金属铜发生反应：Cu+4HNO3=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O，现有64g金属铜，将其投入浓硝酸中，充分反应后，剩余铜256g，同时得到标况下的气体112L。问：参加反应的硝酸的物质的量为[CD#4]，反应过程中共转移电子的物质的量是[CD#4]。现向反应后的溶液中滴加盐酸，一段时间后，剩余铜粉的质量[CD#4]（填写“大于”、“小于”或“等于”）256g。

分析：题目从铜与浓硝酸的反应切题，对氧化还原反应的实质、守恒思维、物质的量的计算、HNO3的强氧化性进行了考查。铜粉投入浓硝酸中，反应的铜粉一定变为Cu(NO3)2，但是硝酸生成的气体可能全是NO2，也可能是NO和NO2的混合物，无论生成物是什么，根据氮原子守恒，两个硝酸生成一个Cu(NO3)2，一个硝酸生成一个气体，因此参加反应的硝酸的物质的量为2[WTBX]n(Cu)+n(气体)=17mol。反应过程中不管生成气体成分怎样，一个Cu变为Cu2+，失去两个电子，参加反应的铜为384g，即06mol。由电子守恒知，共转移电子12mol，加入盐酸后，因溶液中存在NO-3，相当于加了HNO3，因此会有部分铜粉溶解，造成铜粉质量小于256g。

答案：17mol12mol小于

四、考点中的浓硫酸和SO2

例4以下有关描述正确的是（）

ASO2通入已酸化的Ba(NO3)2溶液中，始终不会看到明显现象（2010年上海）

B铝制容器可盛装冷的浓H2SO4，但不能盛装热的H2SO4（2010年重庆）

C向SO2水溶液中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，有白色沉淀生成，说明BaSO3难溶于盐酸(2009年江苏)

D将SO2通入品红溶液，溶液褪色后加热恢复原色；将SO2通入溴水，溴水褪色后加热也能恢复原色(2009年山东)

分析：A选项中SO2通入酸化的硝酸钡中，SO2被氧化为硫酸，生成硫酸钡沉淀，所以该选项不正确；冷的浓硫酸可以用铝制容器盛装，但铝与热的浓硫酸可以发生反应，所以B选项正确；在解题时一定要注意C选项，因为SO2不可能制出HCl，所以这一反应不能发生，故不会看到白色沉淀；SO2能与品红溶液反应生成不稳定的无色物质，所以品红褪色，加热颜色能复原，但SO2使溴水褪色是因为SO2与溴水发生氧化还原反应，此时加热不能恢复原来颜色，D错误。

答案：B

氯酸的化学性质篇8

一、选择题1、某校兴趣小组同学将课本“测定空气中氧气的含量”实验装置(如甲图)改进为新的实验装置(如乙图)，以下评价不恰当的是A、甲、乙两装置实验前都要检查装置的气密性B、乙装置实验中胶塞先向右移动，后向左移动C、乙装置简洁，减少了甲图装置中导管引起的误差D、甲装置实验中没夹紧弹簧夹，会使测定结果偏小2、下列实验，不能成功的是A、收集一瓶氧气，观察颜色 B、观察颜色来区分高锰酸钾和氯酸钾C、闻气味来区分白酒和白醋 D、用10毫升量筒量取5、56mL的水3、下列说法正确的是( )A、工业上常采用分离液态空气法制氧气，该原理是利用氮气和氧气的密度不同进行分离B、实验是制取气体的原料必须是纯净物C、氧气的化学性质比较活泼，属于可燃物D、空气质量报告中所列的空气质量级别越小，空气质量越好4、为鉴别空气、氧气、二氧化碳三瓶气体，可选用的方法是A、将水倒入三瓶气体中 B、将澄清的石灰水倒入三瓶气体中C、闻三瓶气体的气味 D、将燃着的木条分别伸入三瓶气体中5、除去下列物质中的少量杂质，所选用的试剂及操作方法均正确的是( )选项 物质(括号内为杂质) 试剂 操作方法A HCl( CO2) 适量NaOH溶液 洗气B NaCl (NaOH) 过量稀盐酸 蒸发结晶C CO2(CO) 足量O2 点燃D 稀盐酸(稀硫酸) 适量硝酸钡溶液 过滤6、下列物质的鉴别方法错误的是( )待鉴别的物质 鉴别方法A 腈纶和羊毛纤维 燃烧，闻燃烧产生的气味B 食盐溶液和盐酸 滴加无色酚酞试液，观察溶液颜色的变化C 氯化铵和尿素[CO(NH2)2] 与熟石灰混合后一起研磨，闻气味D CO2和CO 通入澄清石灰水中，观察溶液是否变浑浊7、现有空气、氧气、二氧化碳的三瓶气体，最简单的区别方法是( )A、测量三种气体的密度 B、将燃着的木条分别伸入三瓶气体中C、将气体分别通入澄清石灰水中 D、将气体分别通入水中8、下列方法一定能够达到实验目的的是A、除去氧化铜中含有的木炭粉——高温加热B、除去碳酸钠中含有少量的碳酸氢钠——加入稀硫酸C、提纯新制二氧化碳气体(含有少量氯化氢气体)——将气体通过氢氧化钠溶液D、鉴别生石灰中是否含有未分解的石灰石——加入稀盐酸9、为实现下列实验目的，所选的试剂或方法正确的是()选项 实验目的 所用试剂或方法A 区分NH4NO3溶液和K2SO4溶液 加Ba(NO3)2　溶液B 除去生石灰中含有的杂质石灰石 加水或稀盐酸C 除去CO2中的CO气体 在氧气中点燃D 除去氧化铜粉末中的铜粉 加入足量稀盐酸，过滤A、A B、 B C、 C D、 D10、下列实验不能达到实验目的是A、探究水的组成 B、探究化学反应是否遵循质量守恒定律C、探究分子运动 D、探究二氧化锰能否加快过氧化氢分解二、填空题11、(12分)现有A、B、C、D四种物质，已知A为暗紫色固体，B为白色固体，C和D都是黑色粉末，将A与B混合或B与C混合，加热时都有无色的气体F产生，加热B和C的混合物与只加热B相比，产生F的速度前者要比后者快很多，且反应前后C的化学性质和质量都不变，只加热A时，除产生气体F外还有物质C产生，D在F中剧烈燃烧，生成一种无色气体E，E能使澄清的石灰水变浑浊。根据以上事实推断A、B、C、D、E、F各是什么物质，并写出有关的文字表达式。(1)各物质的名称：A ，B ，C ，D ，E ，F 。(2)写出有关反应的文字表达式并在后面括号内注明基本反应类型：① ( )② ( )③ ( )12、(7分)一种白色固体A和黑色粉末B在加热条件下生成一种无色气体C。在C中，黄色粉末D剧烈燃烧，生成无色有刺激性气味的气体E。某常见金属F，在C中剧烈燃烧，火星四射，得黑色固体G。(1)物质A、G的名称分别是 ， ;物质B的作用是 。(2)实验室完成反应D时，预先在集气瓶里装少量水的目的是 。(3)写出F在C中燃烧的表达式： ，此反应属于 反应。13、(8分)利用废旧电池铜帽(含Cu、Zn)制取海绵铜(Cu)，并得到硫酸锌溶液，主要流程如下(反应条件己略去)：已知：2Cu+2H2SO4+O2 2CuSO4+2H2O请回答下列问题(1)过程II中分离操作的名称是 ，在操作过程中使用到的玻璃仪器有烧杯、和 。(2)溶液A中的溶质有 (填化学式)。(3)过程III中有气体产生，反应的化学方程式为_______ 。(4)A～E中含铜、锌两种元素的物质有 (填字母序号)。 、14、请分别选择合适的试剂或方法，除去下列物质中少量的杂志(括号内的物质为杂质)，用化学方程式来表示：(1)NaNO3(Na2CO3)　_________　;(2)Cu(CuO)　_________　、

三、简答题15、(4分)根据实验要求完成下列各题：(1)实验室通常用(填写化学方程式)____反应制O2 ;如图所示的实验装置中，可用作O2制气装置的是(选填字母)____。(2)粗盐中难溶性杂质的去除实验的基本操作步骤依次为： 、、 ;最后一步操作中需要用到的仪器有(选填字母)：____。a、玻璃棒 b、试管 c、酒精灯 d、蒸发皿e、量筒 f、烧杯 g、铁架台16、氯化钾固体样品中混有少量碳酸钾和硫酸钾两种杂质，为了获得纯净的氯化钾，将样品溶解，按如图所示步骤进行提纯、已知试剂1为氯化钾溶液，B、C为固体难溶物，每步骤加稍过量的试剂、(1)固体难溶物B含有碳酸钡和　 　;(2)检验步骤①已除去杂质的方法(操作、现象、结论)是(3)试剂Ⅱ中溶质的化学式：　 ，试剂Ⅲ的名称是　 　;(4)由E获得氯化钾晶体的分离操作名称是　 　、17、“孔雀石”的主要成分是碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]，它是一种重要的铜矿石原料。小明欲从孔雀石中提炼出单质铜。【查阅资料】(1) 碱式碳酸铜加热易分解，其方程式为：Cu2(OH)2CO3加热2CuO+CO2+H20。(2) 向Cu2(OH)2CO3中加入足量的盐酸，固体完全溶解，有无色气体生成，写出此反应的化学方程式：　 　。【设计方案】在实验室中以碱式碳酸铜、铁粉、稀盐酸为原料来制取单质铜。请你仿照下图画出方案二制取铜的流程图，要求：步骤最少。方案一：方案二：你设计的方案为【进行实验】方案一中最后一步：在溶液中加入过量的Fe的实验现象为【反思】铜锈的主要成分也是碱式碳酸铜，从碱式碳酸铜的化学式[Cu2(OH)2CO3]推知，铜生锈可能与空气中的氧气、水、________________________有关。四、推断题18、如图是中学常见物质的转换关系图，其中A、B常温下都为无色液体，且组成元素相同、A、B、X、Y、E都为氧化物，X、E都为黑色固体，Y可用作干燥剂，F是大理石的主要成分，I为蓝色沉淀，L为不溶于稀硝酸的白色沉淀、请回答：(1)X在反应①中起　 　作用、(2)写出反应⑥的化学方程式　 　、(3)写出L的化学式　 、(4)写出G在空气中变质发生反应的化学方程式　 　、19、(14分)某兴趣小组用下图所示流程制取氧气(反应原理： 2KClO3 2KCl+3O2)，并回收提纯氯化钾和二氧化锰。回答下列问题：(1)根据化学方程式计算，理论上可制得氧气的质量是多少?(计算结果精确到0、1g)解：(2)在回收提纯的过程中需要控制水的用量，原因有 (填标号)。A、提高实验效率 B、保证固体1全部溶解 C、节约能源(3)①写出下图中仪器a、b的名称：A ，b 。②步骤Ⅱ中的操作m应选择图11中(填“甲”或“乙”)装置，该操作中玻璃棒的作用是 。③步骤Ⅲ中用酸化的硝酸银(AgNO3)溶液检验洗出液中是否含有氯化钾，该检验方法的原理为 (用化学方程式表示)。(4)实验结束后，称得回收到的氯化钾的质量比理论值小，可能的原因有 (写一点)。参考答案1、D【解析】试题分析：A、为了确保实验的成功，甲、乙两装置实验前都要检查装置的气密性，正确，B、乙装置实验中红磷燃烧放热，使装置内的气体受热膨胀，故胶塞先向右移动，正确，C、乙装置简洁，减少了甲图装置中导管引起的误差，正确，D、甲装置实验中若没夹紧弹簧夹，则集气瓶中的气体受热膨胀排出，会使测定结果偏大，错误，故选D考点：空气中氧气含量的测定2、D【解析】试题分析：A、可以通过观察得出氧气的颜色，正确，B、高锰酸钾是暗紫色，而氯酸钾是白色，故可观察颜色来区分高锰酸钾和氯酸钾，正确，C、白酒有特俗气味，白醋有刺激性气味，故可用闻气味的方法来区分白酒和白醋，D、量筒的精确值是0、1mL，故数据不合理，故选D考点：物质的性质，量筒的使用3、D【解析】试题分析：A、工业上常采用分离液态空气法制氧气，该原理是利用氮气和氧气的沸点不同进行分离，错误; B、实验是制取气体的原料不一定纯净物，例如制取氧气使用过氧化氢溶液和二氧化锰的混合物，错误; C、氧气的化学性质比较活泼，不具有可燃性，不属于可燃物，错误; D、空气质量报告中所列的空气质量级别越小，空气质量越好，正确;故选D、考点：氧气的工业制法、氧气的化学性质、空气污染及其危害4、 D【解析】试题分析：鉴别空气、氧气、二氧化碳三瓶气体，根据气体的性质知道可选用的方法是将燃着的木条分别伸入三瓶气体中，燃烧更旺的集气瓶中的气体为氧气;变化不大的集气瓶中的气体为空气;熄灭的集气瓶中的气体为二氧化碳，故选择D考点：气体的鉴别5、B【解析】试题分析：物质除杂的原则是所加试剂与杂质反应的同时不能引进新的杂质，主要物质可以多但不能少;A选项氢氧化钠与主要物质反应;B选项符合除杂的原则;C选项在二氧化碳的环境下一氧化碳不能燃烧;D选项引进新杂质硝酸;故选择B考点：物质的除杂6、B【解析】试题分析：A选项腈纶和羊毛纤维利用燃烧法闻燃烧产生的气味可以鉴别;B选项中食盐溶液和盐酸溶液都不能使无色酚酞溶液变颜色;C选项氯化铵和尿素可以通过加熟石灰混合研磨的方法鉴别;D选项二氧化碳和一氧化碳，可通入石灰水中，观察是否变浑浊进行鉴别;故选择B考点：物质的鉴别7、B【解析】试题分析：根据物质的性质可知鉴别空气、氧气、二氧化碳的三瓶气体，最简单的区别方法将燃着的木条分别伸入三瓶气体中，木条熄灭的集气瓶中的气体为二氧化碳、燃烧更旺的集气瓶中的气体为氧气，无明显变化的集气瓶中的气体为空气;故选择B考点：气体的鉴别8、D【解析】试题分析：A选项不能达到目的，高温加热碳能与氧化铜反应;B选项不能达到目的，硫酸能与碳酸钠反应是主要物质减少;C选项二氧化碳、氯化氢气体均能与氢氧化钠溶液反应，不但能把杂质除去，也会把原物质除去，不符合除杂原则;故选项所采取的方法错误;D选项鉴别生石灰中是否含有未分解的石灰石——加入稀盐酸能达到目的;故选D考点：物质的鉴别与除杂9、A【解析】试题分析：A、硫酸钾溶液和硝酸钡溶液反应生成硫酸钡沉淀和硝酸钾，所以可用加Ba(NO3)2　溶液的方法区分NH4NO3溶液和K2SO4溶液，故A正确; B、生石灰能和水反应生成氢氧化钙，生石灰也能和盐酸反应生成氯化钙和水，所以不能用加水或稀盐酸的方法除去生石灰中含有的杂质石灰石，故B错误; C、CO2中含有CO气体时不能被点燃，所以不能用在氧气中点燃的方法除去CO2中的CO气体，故C错误; D、盐酸和氧化铜反应生成氯化铜和水，而和铜不反应，故D错误、故选：A、考点：化学实验方案设计与评价;常见气体的检验与除杂方法;金属的化学性质;盐的化学性质;酸、碱、盐的鉴别10、B【解析】试题分析： A选项电解水探究水的组成能达到目的;B选项有气体生成的反应在敞口容器中探究质量守恒定律 是不能达到目的的;C选项用浓氨水探究分子的运动;时能达到目的的;D选项用对比的方法探究二氧化锰是否加快过氧化氢的分解时能达到目的的;故选B。考点：实验方案评价11、(1)高锰酸钾 氯酸钾 二氧化锰 木炭 二氧化碳 氧气(2)高锰酸钾 锰酸钾+二氧化锰+氧气 (分解反应) 氯酸钾 氯化钾+氧气(分解反应) 木炭+氧气 二氧化碳(化合反应)【解析】试题分析：根据题中的叙述所学物质的性质可知，(1)物质A为高锰酸钾、B为氯酸钾、C为二氧化锰、D为木炭、E为二氧化碳、F为氧气;(2)有关反应的文字表达式及反应的类型为：高锰酸钾 锰酸钾+二氧化锰+氧气 (分解反应) 氯酸钾 氯化钾+氧气(分解反应) 木炭+氧气 二氧化碳(化合反应)考点：物质的推断、文字表达式的书写、反应类型的判断12、(1) 氯酸钾 ， 四氧化三铁 ; 催化作用 (2) 吸收二氧化硫，防止空气污染 (3)铁+氧气 四氧化三铁 (也可写符号表达式，下同)，化合(或氧化)【解析】试题分析：依据“在C中，黄色粉末D剧烈燃烧，生成无色有刺激性气味的气体E”可知C是氧气，D是硫磺，E是二氧化硫;F和氧气的反应现象推得F是铁G是四氧化三铁;所以可根据白色固体A和黑色粉末B在加热条件下生成氧气，可知A是氯酸钾B是二氧化锰;(1)由以上分析可知物质A、G的名称分别是氯酸钾，四氧化三铁; 物质B时氯酸钾分解制取氧气的催化剂，所起的作用是催化作用;(2)二氧化硫是有毒气体，且能与水反应，所以实验室完成反应D时，预先在集气瓶里装少量水的目的是吸收二氧化硫，防止空气污染;(3)铁丝在氧气中燃烧的反应表达式为铁+氧气 四氧化三铁，该反应的反应物是两种生成物是一种，故该反应是化合反应;考点：物质的鉴别及推断13、(1)过滤 漏斗 玻璃棒 (2) H2SO4、CuSO4、ZnSO4(3) Zn + H2SO4 === ZnSO4 + H2 (4)A、C【解析】试题分析：(1) 经过过程II得到固体和液体，即将固体和液体分离，所以操作的名称是过滤，在操作过程中使用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒(2) 溶液A是经过实验I，发生反应：2Cu+2H2SO4+O22CuSO4+2H2O，Zn + H2SO4 =ZnSO4 + H2，再加上过量的硫酸，所以溶液A中的溶质有H2SO4、CuSO4、ZnSO4(3) 经分析固体C应是铜、锌混合物，所以过程III就是要将锌除去，所以有气体产生，发生的方程式：Zn + H2SO4 === ZnSO4 + H2(4)根据上面的分析，溶液A中的溶质有：H2SO4、CuSO4、ZnSO4，固体C应是铜、锌混合物，所以选AC考点：过滤基本操作，金属的化学性质，反应后溶液中溶质的判断14、(1)Na2CO3+2HNO32NaNO3+H2O+CO2 (2)CuO+H2SO4CuSO4+H2O【解析】试题分析：用化学方法给物质的除杂有2个原则：1、加入的物质或采取的方法只能除去杂质，2、在除杂过程中不能引入新的杂质(1)除去NaNO3中的Na2CO3，应加入稀HNO3，化学方程式为：Na2CO3+2HNO32NaNO3+H2O+CO2(2)除去Cu中的CuO，应加入稀H2SO4，化学方程式为：CuO+H2SO4CuSO4+H2O考点：物质的除杂15、 (1)2KClO3 2KCl + 3O2 或2H2O2 2H2O+ O2;B或A;(2)溶解、过滤、蒸发结晶;acdg、【解析】试题分析：根据所学知识可知(1)实验室通常用2KClO3 2KCl + 3O2 或2H2O2 2H2O+ O2反应制O2 ;如图所示的实验装置中，可用作O2制气装置的是B或A;(2)粗盐中难溶性杂质的去除实验的基本操作步骤依次为：溶解、过滤、蒸发结晶;最后一步操作中需要用到的仪器有a、玻璃棒c、酒精灯 d、蒸发皿、g、铁架台考点：氧气的制取、粗盐的提出16、 (1)硫酸钡;(2)取少量A溶液滴加氯化钡溶液，如果没有出现白色沉淀生成，说明硫酸钾和碳酸钾已经除去;(3)K2CO3;盐酸;(4)蒸发结晶【解析】试题分析：(1)氯化钡溶液和硫酸钾溶液反应生成硫酸钡沉淀和氯化钾，氯化钡溶液和碳酸钾溶液反应生成碳酸钡沉淀和氯化钾，所以可用氯化钡溶液除去硫酸钾和碳酸钾，所以固体难溶物B含有碳酸钡和硫酸钡;(2)氯化钡溶液和硫酸钾溶液反应生成硫酸钡沉淀和氯化钾，氯化钡溶液和碳酸钾溶液反应生成碳酸钡沉淀和氯化钾，所以可取少量A溶液滴加氯化钡溶液，如果没有出现白色沉淀生成，说明硫酸钾和碳酸钾已经除去;(3)氯化钡溶液过量，所以A中含有氯化钾和氯化钡，碳酸钾溶液和氯化钡溶液反应生成碳酸钡沉淀和氯化钾，所以试剂Ⅱ为碳酸钾;盐酸和碳酸钾反应生成氯化钾、水和二氧化碳，所以试剂Ⅲ的名称是盐酸;(4)氯化钾溶于水，所以由E获得氯化钾晶体的分离操作名称是蒸发结晶、考点：混合物的分离方法;蒸发与蒸馏操作;盐的化学性质、17、 Cu2(OH)2CO3+ 4HCl = 2CuCl2 + CO2+ 3H20产生气泡，析出红色固体，溶液逐渐变浅绿色 CO2【解析】试题分析：(2) 向Cu2(OH)2CO3中加入足量的盐酸，固体完全溶解，有无色气体生成，反应的化学方程式：Cu2(OH)2CO3+ 4HCl = 2CuCl2 + CO2+ 3H20，根据反应的情况可设计为【进行实验】方案一中最后一步：在溶液中加入过量的Fe，铁与剩余的盐酸反应也能置换出金属铜，故实验现象为产生气泡，析出红色固体，溶液逐渐变浅绿色;根据质量守恒定律可知【反思】铜锈的主要成分也是碱式碳酸铜，从碱式碳酸铜的化学式[Cu2(OH)2CO3]推知，铜生锈可能与空气中的氧气、水、二氧化碳有关考点：实验方案设计、质量守恒定律18、(1)催化;(2)CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2+Na2SO4;(3)BaSO4;(4)2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O、【解析】试题分析：(1)F是大理石的主要成分，所以F是碳酸钙，A、B常温下都为无色液体，且组成元素相同，A和X反应会生成B、C，A、B、X、Y、E都为氧化物，X、E都为黑色固体，所以A是过氧化氢，X是二氧化锰，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，所以B是水，C是氧气，Y可用作干燥剂，水与Y生成的D和碳酸钠反应会生成碳酸钙，所以Y是氧化钙，水和氧化钙反应生成氢氧化钙，所以D是氢氧化钙，氢氧化钙和碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，所以G是氢氧化钠，氢氧化钠和H会生成蓝色沉淀I，所以I是氢氧化铜沉淀，H中含有铜离子，E和硫酸反应会生成H，所以H是硫酸铜，氧气和Z反应会生成E，所以Z是铜，E是氧化铜，氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，所以J是硫酸钠，通过验证，推出的各种物质均满足题意，推导合理，所以X是二氧化锰，催化过氧化氢的分解，X在反应①中起催化作用;(2)反应⑥是硫酸铜和氢氧化钠反应生成蓝色的氢氧化铜沉淀和硫酸钠，化学方程式为：CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2+Na2SO4;(3)通过推导可知，J是硫酸钠，K和硫酸钠反应会生成不溶于稀硝酸的白色沉淀L，所以L是硫酸钡沉淀，化学式为：BaSO4;(4)通过推导可知，G是氢氧化钠，氢氧化钠和空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠和水而发生变质，化学方程式为：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O、考点：物质的鉴别、推断;化学式的书写及意义;书写化学方程式、文字表达式、电离方程式、19、 (1)5、9g(2)AC(3)①a铁架台b酒精灯②甲 引流③KCl+AgNO3==AgCl+KNO3(4)蒸发过程中，氯化钾固体飞溅(合理均可)【解析】试题分析： (1)根据题意可知：题目中的反应的化学方程式为2KClO3MnO2 2KCl+3O2。已知量为氯酸钾的质量为15、0g;未知量为可制得氧气的质量。所以解题思路为：利用氯酸钾和氧气在化学反应中的质量关系进行求解。解题过程： 解题步骤：解：设理论上可制得氧气的质量为x ①设未知量2KClO3MnO2 2KCl+3O2 ②写出反应的化学方程式245 96 ③标出化学方程式所表示的相关物质的质量关系15、0g x 标出题目中的已知量和未知量245：96 =15、0g：x ④列比例式x=5、9 g 求解未知量答：理论上可制得氧气的质量为5、9 g。 ⑤写出答案(2)在操作过程中，固体1的成分为氯化钾和二氧化锰的混合物。二氧化锰不溶解于水，所以加入水只能使氯化钾溶解而不能使二氧化锰溶解。因此B项错误。控制水的用量是为了减少因过滤和烘干、蒸发过程中由于水太多而影响实验的效率和浪费能源。所以应选AC。(3)①图示中的仪器a为铁架台;b为酒精灯。②操作m将原混合物分离为固体和液体，所以应为过滤。应选甲操作。在过滤操作中，玻璃棒的作用是引流。③如有氯化钾存在，则会和加入的硝酸银反应生成氯化银沉淀和硝酸钾，可观察到有白色沉淀出现。反应的化学方程式为KCl+AgNO3==AgCl+KNO3。如无氯化钾存在，则反应不发生，不会观察到有白色沉淀出现。(4)在实验结束后，发现氯化钾固体减少，则可能是蒸发过程中，氯化钾固体飞溅(或转移过程中溶液洒出合等多种原因)。考点： 根据化学方程式的计算、混合物的分离和提纯、常见的仪器和操作中的注意事项