杂多酸及其铯盐用于噻吩氧化脱硫反应的研究(完整版)实用资料

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5杂多酸及其铯盐用于噻吩氧化脱硫反应的研究（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）杂多酸及其铯盐用于噻吩氧化脱硫反应的研究李新华,丁孝涛,金明善,索掌怀(烟台大学应用催化研究所,山东烟台264005摘要:制备了钒取代磷钼杂多酸及杂多酸铯盐。X-光粉末衍射及IR光谱分析表明制备的杂多化合物均具有原有杂多酸的Keggin结构。以磷钨酸、磷钼酸、硅钨酸、磷钒钼酸及其铯盐为催化剂,H2O2为氧化剂考察了噻吩氧化脱硫的催化活性。发现对不同的杂多酸催化剂,其活性次序为:H3PW12O40>H5PV2Mo10O40>H6PV3Mo9O40>H4PVMo11O40>H3PMo12O40>>H4SiW12O40。而杂多酸铯盐中Cs原子的数目对脱硫活性也有显著的影响。随Cs原子数目的增加,CsxH3-xPW12O40的脱硫活性持续下降,CsxH3-xPMo12O40的活性变化并不明显,而CsxH5-xPV2Mo10O40的活性变化与Cs/H比有关。提高反应温度,可以显著提高其脱硫活性。关键词:杂多酸;杂多酸铯盐;噻吩;氧化脱硫∗本文得到国家自然科学基金(项目编号:20473070资助。【作者简介】李新华(1978-,男,硕士研究生;研究方向:环境催化。通讯作者:索掌怀(1962-,博士,教授;研究方向:环境催化。E-mail:ytzhsuo@sinan.有机硫化物燃烧产生的SOx是形成酸雨的原因之一。发达国家相继推出并实施更加严格的燃料油硫排放标准,给传统的加氢脱硫工艺带来严峻的挑战[1-2]。氧化脱硫可在温和条件下实现超深度脱硫,因而成为引人瞩目的脱硫方法[3-6]。杂多酸及其盐作为一种新型催化材料,以其独特的酸性、氧化还原性和“假液相”行为等优势而被广泛应用于均相和多相反应中[7-12]。Te[13]等以H2O2为氧化剂,在甲苯体系中比较了具有Keggin结构的杂多酸和甲酸体系对柴油中有机硫化物的催化氧化性能,发现磷钨杂多酸及其盐具有很高的脱硫活性,提出了杂多酸氧化脱硫的反应机理。LI等[14-16]采用杂多酸的季胺盐作催化剂,以分子氧为氧化剂,在乳液体系中对柴油中的苯并噻吩、二苯并噻吩及其衍生物进行了氧化脱硫研究,取得理想效果,被GreenChemistry评为Highlight。用金属离子如Cs+部分取代Keggin结构杂多酸中的H+离子,不仅能保持杂多酸的结构,而且可以改变其酸强度、比表面积,提高其热稳定性、耐水性。H2O2被誉为氧化反应的绿色氧化剂[17],特别适合用于液相氧化反应。因此,本文以H3PW12O40、H3PMo12O40、H4SiW12O40、H3+xPVxMo12-xO40(x=1,2,3及其铯盐为催化剂,以H2O2为氧化剂,在温和条件下考察了不同杂多酸、Cs+含量、反应温度等对噻吩氧化脱硫活性的影响。1.实验部分1.1杂多酸及其铯盐的制备实验中,H3PW12O40、H3PMo12O40、H4SiW12O40杂多酸购自中国医药集团。H3+xPVxMo12-xO40(x=1,2,3杂多酸按文献[18,19]的方法制备。杂多酸铯盐的制备依照Misono等[7],Okuhara等[8-9]给出的方法进行。即一定量的杂多酸加适量水溶解,在50℃恒温水浴下按化学计量比缓慢加入Cs2CO3溶液,有白色沉淀生成,搅拌30min,静置后经过滤、洗涤、干燥,所得固体于100℃烘干备用。1.2杂多酸及其铯盐的表征杂多酸及其铯盐的物相分析在X-光粉末衍射仪(XRD-6100,Shimadzu公司上进行,实验采用CuKα靶为入射光源,管流30mA,管压40kV。IR光谱(FTIR-8400S,日本岛津用来分析杂多酸6及其铯盐的结构,采用KBr压片。样品比表面积及孔径测试在NOVA3000e(美国康塔公司上进行。测试前,样品先在250℃真空干燥2h,液氮温度下吸附N2,分别用BET公式和BJH方程计算样品的比表面积及孔径分布。1.3噻吩氧化脱硫反应活性取20mL10%(v/v噻吩/环己烷混合液与20mL30%H2O2混合,加入1.5g催化剂,恒温水浴控制反应温度,磁力搅拌下回流冷凝2h。实验中未另加任何有机萃取剂,生成的砜或亚砜直接从有机相中萃取分离出来。在GC-920气相色谱仪(上海海欣色谱公司上采用PEG-20M毛细管柱分析反应前后有机相中噻吩的含量,以噻吩转化率表示催化剂的活性大小。2.结果与讨论2.1杂多酸及其铯盐的XRD和IR光谱分析实验证实所有杂多酸及其铯盐均具有Keggin结构。图1是CsxH3-XPW12O40(x=0.0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0的XRD图。可以看出,Cs0.5H2.5PW12O40、Cs1.0H2.0PW12O40、Cs2.5H0.5PW12O40、Cs3PW12O40四种铯盐的XRD谱图相似,而Cs1.5H1.5PW12O40、Cs2.0H1.0PW12O40两种铯盐的XRD谱图相似,但均与H3PW12O40有区别。这是由于Cs+加入对杂多酸Keggin结构发生微扰引起的。类似的变化也存在于磷钼杂多酸铯盐及钒取代磷钼杂多酸铯盐中。随着铯离子含量的增加,衍射峰逐渐变宽,表明其晶粒变小,由长程有序变成短程有序,但Cs2.0H1.0PW12O40的晶相衍射峰非常尖锐,说明该化合物晶形完整,具有很大的晶粒尺寸。在700-1200cm−1之间,所有杂多酸铯盐的IR光谱均出现四个吸收峰。在1080cm–1处的吸收峰为P−O键反对称伸缩振动,985cm–1处的吸收峰为Mo=Ot键对称伸缩振动峰,而Mo−Oc−Mo键的反对称伸缩振动峰位于889cm–1处,Mo−Oe−Mo键的反对称伸缩振动峰则出现在796cm–1,这与文献[7-9,18]报道的具有Keggin结构杂多酸的4个特征IR谱带基本相符,表明加入Cs+后仍维持了杂多酸的Keggin结构不变。2.2催化氧化噻吩活性图3比较了各种杂多酸及其铯盐催化剂用于噻吩氧化脱硫反应的结果,发现其活性次序为:H3PW12O4>H5PV2Mo10O40>H6PV3Mo9O40>H4PVMo11O40>H3PMo12O40>>H4SiW12O40。H3PW12O40的脱硫活性最高,在未另加萃取剂的条件下噻吩转化率达到70.3%。H3SiW12O40几乎没有活性,这与Te[13]等的结果一致。杂多酸中的金属氧键M-O-M与H2O2作用,形成M-O-O-M过氧桥键,M-O-O-M将硫化物氧化成亚砜或砜。H3PW12O40、H3PMo12O4等杂多酸与H2O2作用形成的过氧物种均已分离得到,而H4SiW12O40不能形成较为稳定的过氧物种,因此没有氧化脱硫活性。在H3PMo12O40中引入V原子得到H3+xPVxMo12-xO40(x=1,2,3杂多酸,由于V原子的氧化还原性而使其具有更高的氧化脱硫活性,但其活性并不随V原子数目的增加而呈线性变化,活性最高的是H5PV2Mo10O40。这可能与其遵循的机理不同有关。V原子的引入对过氧物种的形成有一定影响,其本质有待进一步研究。13040506076543Intensity(a.u2θ/o图1CsxH3-xPW12O40的XRD图注:1.x=0;2.x=0.5;3.x=1.0;4.x=1.5;5.x=2;6.x=2.5;7.x=3。776543T%v/cm-1889796图2CsxH3-xPW12O40的IR光谱分析注:1.x=0;2.x=0.5;3.x=1.0;4.x=1.5;5.x=2;6.x=2.5;7.x=3。Thiopheneconversion/%Heteropolyacids图3不同杂多酸催化剂上噻吩氧化脱硫活性的比较金属Cs+离子的引入对杂多酸的氧化脱硫性能有显著的影响。如图4所示,CsxH3-xPW12O40的氧化脱硫活性随Cs原子数目的增加而持续下降。对CsxH3-xPW12O40,当x=0.0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0时,实验测定其比表面积分别为7.8,3.5,4.5,1.6,153,111,154m2/g;平均孔径依次为1.9,1.7,2.8,1.5,2.2,0.7nm。与H3PW12O40相比,Cs2.0H1.0PW12O40、Cs2.5H0.5PW12O40、Cs3PW12O40三种铯盐具有很大的比表面积,但其催化性能明显低于未取代或含Cs原子数目少的杂多酸或盐。催化活性的变化也与杂多酸铯盐的平均孔径变化不尽一致,表明杂多酸及其铯盐对噻吩的吸附性能不是影响催化活性的主要因素。文献[7-9]报道,当H3PW12O40中的H+被Cs+部分取代后,能显著提高其表面酸性,其中酸性最大的是Cs2.5H0.5PW12O40。但本文实验结果显示其活性最差,噻吩转化率只有6.5%,远低于H3PW12O40上70%的噻吩转化率,说明氧化脱硫活性与杂多酸或盐的表面酸性关系并不密切。令人感到意外的是,随Cs原子数目的增加,CsxH3-xPMo12O40的氧化脱硫活性变化并不明显。基本维持在30%左右。当H+完全被Cs+取代后,其活性还有所增加。这进一步支持了杂多酸的表面酸性不是影响脱硫活性的主要因素。略为复杂的变化存在于CsxH5-xPV2Mo10O40中。其脱硫活性先随Cs+离子的加入而下降,当Cs/H比超过1/4后,活性又开始增加。到Cs/H比为3/2时,活性达到最大,此时噻吩转化率为35.4%。之后其活性随Cs+变化又有一定下降,但变化趋势缓慢。Thiopheneconversion/%Csnumber图4杂多酸铯盐中Cs原子数目对噻吩氧化脱硫活性的影响2.3反应温度对氧化脱硫活性的影响实验选用H3PW12O40、H3PMo12O40考察了反应温度对催化氧化脱硫活性的影响。由图5可以看出,随反应温度的提高,脱硫活性迅速提高,活性在70℃达到最大。如以H3PW12O40为催化剂,噻吩转化率达到70.3%。70℃后活性略有下降,可能与反应温度高导致H2O2分解速率加快,过氧化物中间体不易形成有关。在实验温度下,H3PW12O40始终具有比H3PMo12O40更高的脱硫活性。3.结论杂多酸及其铯盐用于噻吩的氧化脱硫,其活性8既与杂多酸的本性有关,也与杂多酸中取代Mo或W配位原子的杂原子如V的数目有关,还与取代H原子的Cs原子数目以及反应温度等因素有关;而杂多酸及其铯盐的比表面积、孔径大小、表面酸性等因素与噻吩氧化脱硫活性的关系并不密切。实验中若选用合适的有机萃取剂,将氧化产物及时萃取出来,杂多酸或铯盐对噻吩的氧化脱硫活性可望进一步得到提高。100Conversionofthiophene/%ReactionTemperature/oC图5反应温度对杂多酸催化剂上噻吩氧化脱硫活性的影响参考文献:[1]BabichI.V.,MoulijnJ.A..Scienceandtechnologyofnovelprocessesfordeepdesulfurizationofoilrefinerystreams:Areview.Fuel,2003,82:607-631.[2]SONGC.,MAX..Newdesignapproachestoultra-cleandieselfuelsbydeepdesulfurizationanddeepdearomatization.Appl.Catal.B.,2003,41(1-2:207-238.[3]HuleaV.,MaciucaA.-L.,FajulaF.,DumitriuE..CatalyticoxidationofthiophenesandthioetherswithhydrogenperoxideinthepresenceofW-containinglayereddoublehydroxides.Appl.Catal.A,2006,313(2:200-207.[4]SampantharJ.T.,XIAOH.,DOUJ.,NahT.Y.,RONGX.,KwanW.P..Anoveloxidativedesulfuriz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alandtechnicalparameterswereinaccordwiththoseinGB12080-89.Keywords:flameretardantpolyetherpolyol;chloridepolyetherpolyol;dimethylphosphite;synthesis甲基膦酸二甲酯(DMMP是聚氨酯泡沫常用的有机磷阻燃剂,这种阻燃聚氨酯泡沫却难以满足作为军事隐形材料的需要[1]。若将甲基膦酸二甲酯结构单元引入聚醚多元醇高分子的侧链中,制成含磷聚醚多元醇,使其在保持普通商品聚醚多元醇醚链结构的同时,也保持聚氨酯泡沫力学性能,又可根据实际需要引入数目不等的甲基膦酸二甲酯单元,获得不同阻燃效果的聚氨酯泡沫。据此,本文设计了亚膦酸二甲酯钠盐与高活性氯代聚醚多元醇(以下简称为CHIROL发生亲核取代反应,合成侧链含有膦酸酯片断的高活性阻燃聚醚多元醇(以下简称为HIROL的方法。具体合成路线如下:2004年9月Sep.2004化学工业与工程CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERING第21卷第5期Vol.21No.5甘油环氧氯丙烷环氧丙烷环氧乙烷BF3#THF2O2OCH22ClCH2CHO32CH23亚膦酸二甲酯钠盐催化剂2O2OCH22P(O(OCH32CH2CHO3CH2CH2O31试验部分111主要原材料环氧丙烷工业品,(工业品,金陵石化公司;环氧乙烷(工业品,德国进口;亚膦酸二甲酯(工业品,纯度99%,江苏信谊化工;环氧氯丙烷和其它药品均为化学试剂。112CHIROL的合成按参考文献[2]和[3]的方法,称取60g甘油投入聚合反应釜中,N2保护下升温至90e,搅拌下分别滴加入总量为32g三氟化硼四氢呋喃溶液和690g的环氧丙烷与环氧氯丙烷的混合物,此后从聚合反应釜底缓慢压入84g的环氧乙烷,2h后结束聚合反应。冷却后,水洗,负压蒸馏回收挥发性物质,得到801gCHIROL,收率9613%。CHIROL的IR谱见图1a。113HIROL的合成称取360g亚膦酸二甲酯,缓慢滴入200mL质量分数为30%的甲醇钠溶液中,此后混入上步所得的801gCHIROL,升温至80e,回收甲醇完毕。补加催化剂,保温搅拌反应6h后结束。用碱性的质量分数为15%乙醇水溶液洗涤3次~5次,减压蒸馏除尽低沸点物质,即得淡琥珀色粘稠状的HIROL。图1中的b和图2中的b分别是HIROL的IR和1HNMR谱。图1CHIROL和HIROL的IR谱图从图1中的aCHIROL的IR谱图可以看出,3450cm-1宽峰属于OH,2928cm-1~2876cm-1属于CH,1248cm-1和746cm-1属于CH2Cl,图2CHIROL和HIROL的1HNMR1103cm-1强尖峰属于COC,据此可以认定合成的CHIROL与设计结构相吻合。CHIROL与亚磷酸二甲酯钠盐合成反应生成HIROL,是参照Willimann醚合成法[5]反应条件下进行的,所以从理论上推断反应产物也主要应该是HIROL。图1中的b是HIROL的IR谱,3560cm-1的宽峰、2928cm-1~2876cm-1和1248cm-1处依然分别属于OH和CH以及CH2Cl的伸缩振动特征吸收峰,但相对于CHIROL的IR谱对应峰高有一定程度的降低。而在1264cm-1多出现了POC的特征吸收峰,1083cm-1强尖峰依然属于COC。图2中的b是HIROL的1HNMR谱,谱图中D:1106~1143(m,C,3133~3181(m,CO和C,4165(s,OH。化学位移D数据说明合成的HIROL分子链含有了膦酸酯,从而可确认合成的HIROL分子结构与本文设计的目标物相吻合。114产品分析产品中的氯质量分数测定采用滴汞分析法,磷质量分数测定采用磷钼酸铵沉淀分析法,粘度测定依照GB1202118-92(测定温度25e,羟值测定依照GB202113-89,粘均相对分子质量采用VPO方法测定。2试验结果与讨论211CHIROL氯含量的控制本文在参考文献[2~4]报道的方法和原料配方的基础上,主要考察了环氧乙烷/环氧丙烷/环氧氯322化学工业与工程2004年9月丙烷(以下合称为氧化烯烃在不同比例下,CHIROL的收率及物理性质与其分子链中氯质量分数的关系。因为CHIROL分子链中氯含量是决定HIROL阻燃特性和其它物理性质的关键因素。表1是氧化烯烃的不同配比与CHIROL收率和性质的关系。表1氧化烯烃的不同比例与CHIROL收率和性质的关环氧乙烷P环氧丙烷PP环氧氯丙烷的摩尔比外观粘度GP(Pa#s粘均相对分子质量羟值(KOHP(mg#g-1氯质量分数%收率%表1数据表明,随着环氧氯丙烷的配比增大,CHIROL分子侧链中的氯甲基个数增大,相对应氯含量也增高。由于氯原子的高电负性,引起CHIROL分子间作用力加强,从而造成CHIROL的粘度也随环氧氯丙烷的配比增大而增高。212亲核取代反应条件的选择在制备HIROL时,要求CHIROL的含氯量愈高愈好,目的是可在CHIROL分子链中引入更多的膦酸酯单元,从而获得高阻燃效能的HIROL产品。本文试验研究了表1中5种摩尔配比的氧化丙烯共聚制得的CHIROL产物和亚磷酸二甲酯钠盐反应的情况,考察了催化剂、物质量比、溶剂、微波等对亲核取代反应过程及HIROL主要性能的影响。试验结果分别见表2~表4。表2HIROL的磷含量与其收率和性质的影响结果序号外观粘度GP(Pa#s磷质量分数%氯质量分数%收率%以表1中五种不同氯质量分数的CHIROL为原料,亚磷酸二甲酯钠盐的用量分别相对各CHIROL合成HIROL试俭结果见表2(本表序号所属HIROL产物与表1中的CHIROL配方相对应。表2数据表明,随着CHIROL氯质量分数的增高,一定反应时间内,其与亚膦酸二甲酯钠盐的亲核取代反应效率也随之降低,HIROL产品收率也不是很高。这可能是因为随着HIROL的分子量和粘度增大,以及HIROL分子链缠绕,阻碍了亚膦酸二甲酯负离子进攻取代CHIROL分子中的氯原子,从而影响了一定时间内HIROL产品的收率。参照Willimann醚经典合成法,以氧化烯烃摩尔配比110B315B310的CHIROL为原料,亚膦酸二甲酯钠盐的摩尔用量是CHIROL含氯摩尔量的120%,控制一定的反应温度和反应时间,得到表3(TEBA表示氯化三乙基苄基铵催化剂的选用及用量(占总反应物的质量分数对HIROL收率的影响结果。表3催化剂的选用及用量对HIROL收率影响结果催化剂质量分数%收率%1158318TEBA1129218CuCl1128619NaI1158812TEBAPCuCl115P1129313NaIPTEBA112P1128917试验结果表明,不同催化反应机制的几种催化剂对CHIROL和亚膦酸二甲酯钠盐的反应过程都起不同程度的催化作用,其中CuCl的催化作用最为显著。这可能是因为CHIROL分子中CCl键的活化是决定亲核取代反应速度的关键[5、6]。TEBA的相转移催化作用和NaI的间接活化CCl键的惟化作用以及二者混用的催化效果均不显著,说明CHIROL自身对钠离子的笼络作用,一方面增大了CHIROL和亚膦酸二甲酯钠盐的相溶性(相转移催化作用,另一方面也已经强化了亚膦酸二甲酯负离子对CCl键的进攻能力。而CuCl是与CCl键的Cl原子发生络合效应,降低CCl键能,所以CHIROL和亚膦酸二甲酯负离子的亲核取代反应速度加快明显。总而言之,CHIROL自身催化作用和CuCl的活化催化作用共同作用于上述反应,使得其它催化剂的催化作用不明显。表4(DMF为溶剂N,N-二甲基甲酰胺,DMSO,323第21卷第5期张田林等:氯代聚醚多元醇与亚膦酸二甲酯反应的研究应时间、催化剂、物料配比相同的情况下,考察了溶剂的选用对HIROL收率和性质影响结果。可以看出,溶剂的选用对CHIROL和三溴苯酚钠盐的反应影响不大。试验中也发现,没有溶剂存在时,反应体系粘度较大,搅拌比较困难,所以要求延长反应时间和加大搅拌电机功率。考虑到聚合反应过程中溶剂可能参与的副反应,本文采用了无溶剂存在条件下的CHIROL和亚膦酸二甲酯钠盐反应技术。表4溶剂的选用对HIROL收率和性质的影响结果溶剂收率%9218DMF9317DMSO9211甲醇9210乙二醇单乙醚9219氯苯9013为了进一步提高CHIROL与亚膦酸二甲酯钠盐反应效率,控制反应温度、催化剂、物料配比等反应条件相同,考察了微波加热方式对HIROL收率的影响。表5是采用氯质量分数为20216%的氯代聚醚多元醇与亚膦酸二甲制反应,受微波辐射的影响结果。表5结果明显说明,微波加热反应2h后,HIROL收率和磷质量分数增幅趋于平缓。相对于电加热方式来说,微波加热方式有利于提高CHIROL和亚膦酸二甲酯钠盐反应效率,大幅度缩短了反应时间,HIROL收率和磷含量也提高了近10%。表5微波加热方式对HIROL收率影响结果加热时间Ph收率%磷质量分数%015941851552109811517431098135174410981551753HIROL的应用试验将本文合成的磷质量百分数为1141%、4121%、5171%、6104%和6173%的HIROL作为反应性阻燃聚醚多元醇,应用于国产25#PU软泡的原料配方中,并与添加阻燃剂DMMP对比,制出的PU泡沫塑料各项指标检测结果见表6(DMMP为甲基膦酸二甲酯。表6HIROL的应用结果PUP%HIROLDMMP表观密度P(kg#m-3拉伸强度PkPa回弹率%参考文献:[1]张齐红.雷达吸波材料的研究进展[J]1航空材料学报,2002,13(2:76.[2]张志勇,李学东.卤代聚醚多元醇的合成工艺[J]1氯碱工业,2000,5:27.[3]于克乾,刘英俊.氯代阻燃聚醚多元醇的合成及应用[J].聚氨酯工业,1992,3:17.[4]张田林.新型阻燃聚醚多元醇的合成研究[J]1热固性树脂,2002,17(6:6.[5]李再峰,冯增国,侯竹林.叠氮粘合剂GAP的合成及性能分析[J]1青岛化工学院学报,1997,2:15.[6]陈正国,鲁圣军,高庆,等.相转移催化聚环氧氯丙烷与亚硫酸盐磺化反应[J]1胶体与聚合物,2002,2:13.324化学工业与工程2004年9月酸和碱的反应、酸碱盐的应用【知识和技能基本要求】一、学习目标

1、了解酸碱中和反应中pH的变化和热量的变化；

2、了解盐的组成特点，能初步判断怎样的物质属于盐类；

3、通过实验探究认识金属活动性顺序，并能据此对简单的置换反应进行判断；

4、初步感受对立统一的思想；

5、认识酸、碱、盐对人类生活和社会经济的重要性；

6、了解食盐、硫酸、烧碱、纯碱、氨水的主要用途；

7、知道一些常用化肥的名称和作用；

8、了解稀释浓硫酸的正确操作方法；

9、了解正确使用酸、碱、盐的一些知识，初步树立合理、安全使用酸、碱、盐的科学意识。二、重点难点

1、酸碱中和反应；

2、金属活动性顺序，对简单置换反应进行判断；

3、盐的分类、化肥的分类；

4、一些常见酸、碱、盐的正确使用方法。酸和碱的反应

中和反应：酸和碱相互交换成分，生成盐和水的反应称为中和反应。

例如：

反应中和结合成难电离的分子，，可见中和反应属于复分解反应。

注意以下几点：

①酸和碱不一定都能发生中和反应，如和基本上不发生反应

②生成盐和水的反应不一定都是中和反应，如：，因为不是酸，所以此反应不能称为中和反应。

拓宽视野：复分解反应发生的条件

由两种化合物相互交换成分，生成两种新的化合物的反应，叫做复分解反应。

可简记为AB＋CD=AD＋CB

复分解反应的本质是溶液中的离子结合成难电离的物质（如水）、难溶的物质或挥发性气体，而使复分解反应趋于完成。

为了正确书写复分解反应的化学方程式，必须熟记常见酸、碱、盐的溶解性表，正确地运用物质的溶解性。

复分解反应是在学习了化合反应、分解反应和置换反应的基础上，学习的又一化学反应基本类型。要理解它必须抓住概念中的“化合物”和“相互交换成分”这两个关键词。酸、碱、盐溶液间发生的反应一般是两种化合物相互交换成分而形成的，即参加反应的化合物在水溶液中发生电离离解成自由移动的离子，离子间重新组合成新的化合物，因此酸、碱、盐溶液间的反应一般是复分解反应。因为此类反应前后各元素的化合价都没有变化，所以复分解反应都不是氧化还原反应。复分解反应发生的条件

根据复分解反应趋于完成的条件，复分解反应发生需要一定条件。下面从反应物和生成物两方面，按以下四类反应具体分析复分解反应发生的条件。

（1）酸+盐─→新酸+新盐

反应物中酸必须是可溶的，生成物中至少有一种物质是气体或沉淀或水。

如：,由于,会有

（2）酸+碱─→盐+水

反应物中至少有一种是可溶的。如：

（3）盐+盐─→两种新盐

反应物中的两种盐都是可溶性的，且反应生成的两种盐中至少有一种是难溶的。如：

（4）盐+碱─→新盐+新碱

反应物一般都要可溶，生成物中至少有一种是沉淀或气体（只有铵盐跟碱反应才能生成气体）。

如：与NaCl不发生反应。

概括上述四种类型的复分解反应能够发生并趋于完成的条件，可分成两方面记忆掌握。一方面是对反应物的要求：酸盐、酸碱一般行，盐盐、盐碱都需溶；另一方面是对生成物的要求：生成物中有沉淀析出或有气体放出，或有水生成。这两方面必须兼顾，才能正确地书写有关复分解反应的化学方程式。盐

凡是由金属离子（或铵离子）和酸根离子构成的化合物都叫盐。

我们在生产、生活中经常用到各种各样的盐。除食盐是重要的调味品外，建筑、雕塑用的大理石、汉白玉的主要成分（含碳酸钙）是盐，可用于净水的明矾（含硫酸铝钾）是盐，常见的小苏打（碳酸氢钠）是盐，大多数化肥（如硫酸铵、硫酸氢铵等）也是盐……

依据盐的组成，可以把盐分为钠盐、钾盐、钙盐、铵盐等；也可把盐分成盐酸盐（也称氯化物）、硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐等。

把下列盐进行分类：

按第一种分类

钠盐有：；钾盐有：；钙盐有：

；铵盐有：。

按第二种分类

盐酸盐有:；硫酸盐有：；硝酸盐有：；碳酸盐有：。金属活动性顺序

人们在生产、生活中发现，某些盐溶液还能与金属发生反应。例如，我国人民在古代就已经发现铁与铜盐溶液作用，得到金属铜。这一反应原理不仅可用于“湿法冶铜”，还可以用于从含铜废水中回收铜。

金属与某些酸、盐溶液的反应可用于说明金属的活动性。人们通过实验和研究，总结出常见金属的活动性顺序如下：

在金属活动性顺序中，排在氢前面的金属能与酸反应置换出氢气；排在氢后面的金属不能与酸发生置换反应；活动性较强的金属一般可以将位于其后面的金属从它们的盐溶液中置换出来。酸、碱、盐的应用

酸、碱、盐是重要的化工原料，也是重要的化工产品。化学工业上人们常说的“三酸两碱”就是指硫酸、盐酸、硝酸和烧碱、纯碱（）。一个国家酸、碱、盐的产量，在一定程度上反映了化学工业的发展水平。在20世纪90年代末，我国硫酸年产量已超过1600万吨，烧碱年产量超过420万吨、纯碱年产量超过640万吨，氮肥年产量超过2000万吨。

酸、碱、盐在工农业生产和日常生活中的广泛应用，促进了人类文明和社会的可持续发展。某些酸、碱、盐的用途

硫酸、盐酸、硝酸和烧碱都是化学工业产品。它们是用天然矿物、食盐、氮气等原料通过一系列化学反应制得的。纯碱有天然的（从内陆盐湖提取），也有用化学方法生产的。我国化工专家侯德榜在纯碱制造方面作出了重大贡献。

拓宽视野：侯德榜

侯德榜化工专家。我国化学工业的开拓者。他于上个世纪20年代突破氨碱法制碱技术的奥秘，主持建成亚洲第一座纯碱厂；30年代领导建成了我国第一座兼产合成氨、硝酸、硫酸和硫酸铵的联合企业；四五十年代又发明了连续生产纯碱与氯化铵的联合制碱新工艺，以及碳化法合成氨流程制碳酸氢铵化肥新工艺，并使之在60年代实现了工业化和大面积推广。他还积极传播交流科学技术，培育了很多科技人才，为发展科学技术和化学工业做出了卓越贡献。

侯德榜，名启荣，号致本，1890年8月9日生于福建省闽侯县一个普通农家。自幼半耕半读，勤奋好学，有“挂车攻读”美名。1903—1906年，得姑妈资助在福州英华书院学习。他目睹外国工头蛮横欺凌我码头工人，耳闻美国的旧金山种族主义者大规模迫害华侨、驱逐华工等令人发指的消息，使之产生了强烈的爱国心。他曾积极参加反帝爱国的罢课示威。1907—1910年，就读于上海闽皖铁路学院。毕业后，在英资津浦铁路当实习生。这期间，侯德榜进一步感受到帝国主义者凭技术经济优势对贫穷落后的中国和人民进行残酷剥削与压迫，立志要掌握科学技术，用科学和工业来拯救苦难的中国。1911年，侯德榜考入北平清华留美预备学堂，以10门功课1000分的优异成绩誉满清华园，1913年被保送入美国麻省理工学院化工科学习。1917年毕业，获学士学位，再入普拉特专科学院学习制革，次年获制革化学师文凭。1918年又入哥伦比亚大学研究院研究制革，1919年获硕士学位，1921年获博士学位。由于学习成绩优异，侯德榜被接纳为美国SigmaXi科学会会员和美国Phi--LambdaUpsilon化学会会员。侯德榜的博士论文《铁盐鞣革》，围绕铁盐的特性以大量数据深入论述了铁盐鞣制品易出现不耐温、粗糙、粒面发脆、易腐、易吸潮和起盐斑等缺点的主要原因和对策，很有创见。《美国制革化学师协会会刊》特予连载，全文发表，成为制革界至今广为引用的经典文献之一。

1948年选聘为中央研究院院士。化学工业部副部长、高级工程师。为我国化学工业的开发、建设和生产作出了卓越贡献，是我国近代化学工业的奠基人之一。在他的技术指导下，中国在20年代建立了亚洲第一大碱厂，生产出“红三角”碱。1932年将《纯碱制造》公之于世，为中外化工学者共享。1937年，主持建成具有世界水平的永利化学工业公司南京硫酸铵厂，开创了我国化肥工业的新纪元。1943年，首先在实验室完成连续生产纯碱和氯化铵的联合制碱工艺。此法被世人称为“侯氏制碱法”，为世界制碱技术开辟了一条新途经，并得到了国际学术界的重视。化学肥料

化学肥料是矿物、空气、水等通过化学方法加工产生的肥料，简称化肥。根据化学肥料中所含植物营养元素的不同，可以把化肥分为几大类：

1、氮肥：即以营养元素——氮元素为主要成分的化肥，包括碳酸氢铵、尿素、硝铵、氨水、氯化铵、硫酸铵等。

2、磷肥：即以营养元素——磷元素为主要成分的化肥，包括过磷酸钙、钙镁磷肥等。

3、钾肥：即以营养元素——钾元素为主要成分的化肥，目前施用不多，主要品种有氯化钾、硫酸钾、硝酸钾等。

4、复合肥料：即含有两种或两种以上主要营养元素的化肥。

5、微量元素肥料和某些中量元素肥料：前者如含有硼、锌、铁、钼、锰、铜等微量元素的肥料，后者如钙、镁、硫等肥料。

6、对某些作物有利的肥料：如水稻上施用的钢渣硅肥，豆科作物上施用的钴肥，以及甘蔗、水果上施用的农用稀土等。化学肥料与农家肥料的比较

氮肥除氨水外，还有含铵根的铵态氮肥（如碳酸氢铵）、含硝酸根的硝态氮肥（如硝酸钾）和有机氮肥[如尿素]等。铵态氮肥是常用的氮肥。

在铵态氮肥中碳酸氢铵（简称碳铵）最不稳定，容易分解释放出氨气而失效。所以碳酸氢铵要密封保存在阴凉的地方，施用碳酸氢铵时应该深施到土层中，并且迅速浇水溶解。

铵态氮肥与碱混合加热，都有氨气放出，氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。这种方法可用于检验铵态氮肥。也因为这点，铵态氮肥不宜与碱性肥料如草木灰（）混合使用。酸、碱、盐的正确使用

酸、碱、盐用途广泛，但多数酸、碱有强腐蚀性，许多盐有毒性，所以要注意使用方法，确保安全。浓硫酸、浓硝酸有强腐蚀性、氧化性，与可燃物混放还易引起火灾，所以要妥善保管，小心使用。

稀释浓硫酸时，要掌握正确的稀释方法，否则可能造成事故。

稀释浓硫酸时，要把浓硫酸缓缓注入水中，并用玻璃棒引流。因为浓硫酸稀释过程会放出大量的热，假如直接把水倒入浓硫酸中，会引起溶液飞溅。

溶液使用的注意事项

1、按实验要求确定溶液的用量，若未规定用量时，则应该使用尽可能少的量。

2、使用浓酸、浓碱要特别注意安全。可以用稀酸、稀碱，就不用浓酸或浓碱。

3、实验后的溶液应倒入指定容器，不要随意倾倒，防止发生意外或污染环境。

4、配制的溶液应及时装入试剂瓶，贴好标签备用。盐的使用

盐的种类繁多，不同的盐性质不同，用途也不同。例如，有咸味的工业用盐可能含有亚硝酸纳（），对人体有毒害和致癌作用。许多重金属盐（如铅盐、铜盐、汞盐）都有毒性，要严格防止混入食物中。【典型例题】

例1、做馒头的面团发酵过度会变酸，要除去酸味，可在面团中加入（

）

A．NaOH

B．CaO

C．

D．NaCl

答案：C

解析：NaOH、CaO它们能中和酸，但是它们都是不可食用的物质。Na2CO3能中和面团发酵产生的酸，与酸反应生成碳酸，碳酸不稳定，易分解放出CO2气体，这样，使得蒸出的馒头松软可口。

例2、有X、Y、Z三种金属，将Z和Y浸入稀硫酸中，Y溶解，Z不溶解，将Z浸入X的硝酸盐溶液中，其表面析出X，这三种金属的活动性顺序是()

A．X>Y>Z

B．X>Z>Y

C．Y>Z>X

D．Z>X>Y

答案：C

解析：在金属活动性顺序中，排在氢前面的金属能与酸反应置换出氢气；排在氢后面的金属不能与酸发生置换反应；活动性较强的金属一般可以将位于其后面的金属从它们的盐溶液中置换出来。

例3、通过生活经验和所学化学知识，例举中和反应在实际生活中的应用。

解析：1．改变土壤的酸碱性，长期施用某种化肥的土壤或是由于空气污染形成酸雨会导致一些地方的土壤变成酸性，不利于作物的生长，施用适量熟石灰能中和土壤里的酸性物质，使土壤适合作物生长，并促进微生物的繁殖。土壤中的增加后，能促使土壤胶体凝结，有利于形成团粒，同时又可供给植物生长所需的钙素。2．处理工厂的废水。工厂生产过程中会产生污水，必须经过处理后再进行排放。比如，硫酸厂的污水中含有硫酸等杂质，可以加入熟石灰中和处理：，3．医药用途。人的胃液可以帮助消化，胃酸的成分是盐酸，如果饮食不当，胃分泌胃酸过多会影响人的消化，这时我们可以服用胃药治疗，西药“胃得乐”的主要成分就是氢氧化铝，它能中和胃酸，减弱其酸性，同时生成的氯化铝有收敛作用。这就是利用了中和反应：

例4、我们平日所说的调味品盐与化学上的盐是一回事吗？

答：不是。我们平日所用的厨房调味品盐指的是食盐，也就是氯化钠（NaCl），而化学上所指的盐是一类化合物的名称，就像酸、碱一样，这类化合物在水中都能电离出金属离子和酸根离子，像氯化钙（）、碳酸钠（）、硫酸钾（）等都属于盐类物质。另外，氯化钠俗称食盐是由于它能为人们所食用，而还有一种工业用盐——亚硝酸钠（）和氯化钠外观类似，但价格低廉，有些不法分子将工业用盐冒充食盐使用，而工业用盐有毒，会给消费者带来伤害，日常生活中我们一定要分清。

例5、下列反应中属于中和反应的是（）

A．CuO+H2Cu+H2O

B．

C．2H2+O22H2O

D．

答案：D

解析：此题考查的是中和反应的定义：酸碱作用生成盐和水的反应，所以从反应物和生成物来看，符合要求的只有D。

例6、尿素是目前农村使用的一种高效化肥，它属于()

A．氮肥

B．磷肥

C．钾肥

D．复合肥料

答案：A

解析：氮肥是以营养元素——氮元素为主要成分的化肥，包括碳酸氢铵、尿素、硝铵、氨水、氯化铵、硫酸铵等。【课堂练习】

1、在含有和的溶液中加入过量的铁粉，充分反应后过滤，滤纸上的固体物质是()

A．Cu

B．Cu和Fe

C．Fe和Zn

D．Fe

2、下列各组物质，要借助酸、碱指示剂才能判断出反应发生的是()

A．石灰石和盐酸

B．

C．

D．NaOH＋HCl

3、农村及城市生活污水中含磷，家用洗涤剂(含有磷酸钠)就是污水中磷的一个重要来源，处理污水时要不要除去磷，有以下几种意见，你认为正确的是()

A．磷对人无害，除去与否无关紧要

B．磷是生物的营养元素，不必除去

C．含磷的污水可作磷肥，不必处理

D．含磷的污水排放到自然水中引起藻类增殖，使水变质，必须除去

4、某学生通过实验测定一定量稀硫酸的有关数据，并绘制成如下的几种图象，其中错误的是

A．①

B．④

C．②③

D．①④

5、把足量的铁粉分别加入到下列各组物质的溶液中，充分反应后过滤，滤液中只有一种溶质的是（

）

A．、

B．、

C．HCl、

D．、

6、用相同质量的镁和铁分别和足量的稀硫酸反应，能够正确表示反应情况的是下图中的____________图，其中A表示____________的反应情况，B表示____________的反应情况。

7、有一瓶无色透明溶液，其溶质为、、、、中的一种，取少量该溶液于试管中，加入溶液后发生复分解反应，有白色沉淀生成。

(1)从上述实验中能否确定该溶液中的溶质是哪一种物质？(填“能”或“不能”)________。

(2)向上述试管中继续加入稀盐酸，可能会发生什么现象？由此可得出什么结论？

(3)写出可能发生反应的化学方程式。

8、有一包粉末，可能是由NaCl、、、和中的一种或几种组成。某学生欲探究这包粉末的组成，做了如下实验：

①取少量粉末，加水溶解得无色透明溶液；

②取上述溶液，加入NaOH溶液，无现象发生；

③另取少量粉末，加稀盐酸，无现象发生。

（1）请你根据该学生的实验现象，分析推测这包粉末的组成：________________。

（2）请根据你的推测，帮助该学生继续实验，确定这包粉末的组成。实验步骤实验现象结论

【参考答案】

1、B

2、D

3、D

4、C

5、B

6、在此题中我们知道镁和铁都能和硫酸反应，但反应的速率和生成气体质量不同，镁比铁的反应速率快；从化学方程式的计算即设Mg、Fe各1g

所以x＞y，也就是说相等质量的镁和铁与足量的稀硫酸反应，镁产生的氢气比铁要多，所以综合这两方面因素，正确的图示应为乙，其中A表示镁的反应情况，B表示铁的反应情况。

7、(1)不能

(2)若存在着，沉淀不溶解，若存在着，白色沉淀消失并有气体冒出。

(3)

8、（1）三种可能：①NaCl和，②NaCl，③；

（2）

金属跟酸、盐溶液反应面面观饶平龙常见的置换反应主要有两类：一类是非金属单质（等）跟金属氧化物之间进行的反应；另一类则是金属跟某些酸或盐溶液的反应。本文仅就后者的一般反应规律及反应条件等作一小结。反应规律I：金属＋酸→盐＋氢气反应条件：（1）金属必须是位于金属活动性顺序表中氢以前的金属。（2）酸必须是除、浓外的非氧化性酸（如盐酸、稀等）。（3）生成的盐应为可溶。以上三条必须同时满足。简记：氢前置换氢、酸非氧化性。反应规律II：金属＋盐→新金属＋新盐反应条件：（1）只有在金属活动性顺序表中位置排在前面的金属（K、Ca、Na除外）才能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来。（2）参加反应的盐以及生成的盐均应为可溶。以上两条必须同时满足。简记：前金换后金，两盐均可溶。反应规律III：当一种金属跟几种盐的混合溶液发生置换反应时，其中氧化性最强的金属离子将优先被还原。即排在活动性顺序表中最后的金属优先被置换出来，然后再依次置换出稍后金属。顺序表中两金属间距离越大，上述反应则越易发生。注意：单质铁在溶液中发生置换反应时，生成物都是亚铁盐。经典试题解析例1.（2003年荷泽市中考）有质量相同的三块金属镁、铁、锌，取出其中的两种分别放入容器A和B中，然后在A和B中同时加入溶质质量分数和体积都相同的稀盐酸，A和B生成氢气的质量（m）和反应进行的时间（t）的关系如图所示。（1）参加反应的两种金属是_____________。（2）分析上述关系图还可以得出一些结论（任写两条即可）_____________，_____________。解析：（1）观察图像可知，两种金属在反应中，A产生的速率比B快，说明A比B活泼；当两种金属都反应完时，相同质量的B比A产生的多。根据化学方程式可知，生成的质量跟的值成正比。化合价同为＋2价。可见A的相对原子质量比B大。根据上述两点作出判断：参加反应的两种金属是铁（B）和锌（A），而不是镁和铁或镁和锌。因为镁比铁、锌都活泼，且相同质量的金属完全反应后，镁比铁、锌生成的都多。（2）分析题给图像可知：①金属越活泼，产生的速率越大；②等质量的两种金属与足量的酸反应时，若两金属的化合价相同，则相对原子质量越小的金属产生的越多；③反应进行到时间为时，铁和锌两种金属跟稀盐酸反应产生的质量相等。例2.某化工厂排出的废液中含和三种物质，为了分离并回收金属银和铜，某同学设计了如下实验方案：根据以上实验方案，你认为：（1）所加物质分别为a___________，b___________，c___________。（2）生成物分别为X__________，Y__________，Z__________，B__________。解析：此题可简化为：从含有的盐溶液中分离回收。首先分析三种金属的活动性，根据规律III首先置换出来的金属是银，则固体X是Ag。所加金属的活动性应强于Ag而弱于Cu或等于Cu。又根据物质分离原则——不能引进新的杂质，因此只能加入Cu粉，即a为Cu。第二步，同理分析，在分离回收铜时，应加入过量的Zn粉或Fe粉。第三步，上步所得固体Y中含有生成的Cu和过量的Zn或Fe，要除去Zn或Fe，可加入过量稀盐酸或稀硫酸，最后得到的固体Z为纯铜。答案：（1）a铜粉，b锌粉（或铁粉），c稀盐酸或稀硫酸。（2）X：Ag，Y：Cu、Zn（或Fe），Z：Cu，B：［或］科目化学年级初三文件jiaoan181.doc标题酸碱盐溶液的导电性章节第八章第一节（第二课）关键词酸碱盐内容教学目的知识：通过酸、碱、盐溶液导电实验，了解酸、碱、盐的电离方程式，初步理解酸、碱、盐的概念。能力：培养学生归纳、总结和阅读的能力。思想教育：对学生进行透过现象看本质的辩证唯物主义观点教育。重点难点书写酸、碱、盐的电离方程式。从电离观点理解酸、碱、盐概念。教学方法实验、启发引导法。教学用品仪器：低压直流电源、小灯泡、导线、盛待测物容器、石墨电极。药品：盐酸、硫酸、硝酸、氢氧化钾溶液、氢氧化钡溶液、碳酸溶液、硫酸镁溶液、氯化钡溶液。教学过程教师活动学生活动教学意图[复习提问]什么是电离？为什么氯化钠晶体不导电，而氯化钠水溶液却导电？思考、回答。引起回忆，检查学生对电离概念的理解情况。[演示实验]酸溶液的导电性课本P151（实验8-2）观察、记录，用离子观点解释，写出有关的电离方程式：对学生进行透过现象看本质的辩证唯物主义观点教育，把学生兴奋点从宏观引入微观上来，培养学生想象能力。[分析讨论]通过演示实验和电离方程式总结出什么是酸？分析、讨论、总结出酸的定义和组成特点。电离时生成的阳离子全部是氢离子的化合物叫做酸。培养学生分析、归纳能力。[板书]二、酸、碱、盐的电离1、酸理解记忆巩固理解概念，加深记忆。[投影]课堂练习一（见附1）指导学生做练习一做课堂练习一强调酸定义中的“全部”二字重要性。[演示实验]碱溶液导电生课本P152（实验8-3）观察、记录、用离子观点解释，并写出有关的电离方程式：对学生进行透过现象看本质的辩证唯物主义思想教育，培养学生微观想象能力。[分析讨论]通过演示实验和电离方程式，总结出什么是碱？分析、讨论、总结出碱定义和碱组成上的特点。电离时生成的阴离子全部是氢氧根离子的化合物叫做碱。培养学生分析、归纳能力。[板书]2、碱理解记忆巩固理解概念，加深记忆。[投影]课堂练习二（见附2）指导学生做练习二完成练习二强调碱定义的“全部”二字重要性。[演示实验]盐溶液导电性课本P152（实验8-4）观察、记录，并用离子观点解释，写出有关的电离方程式：发展学生微观想象能力和正确书写电离方程式的技能。[分析讨论]什么是盐？盐在组成上有何特点？分析讨论、总结出盐的定义和盐在组成上的特点。电离时生成金属离子和酸根离子的化合物叫做盐。培养学生分析、归纳的能力。[板书]3、盐记忆盐定义及盐组成上的特点。巩固理解概念、加深记忆。[投影]课堂练习三（见附3）指导学生做练习三完成练习三巩固对酸、碱、盐的理解，归纳物质分类表。[阅读课文]你曾用过或见过哪些酸、碱、盐？它们有哪些用途？指导学生阅读课本P151~P153带着问题阅读课本、思考并回答。培养学生阅读、归纳、语言表达能力。[小结]指导学生小结试着小结本节所学内容。培养学生归纳总结能力。[投影]随堂检测（见附5）独立完成检测题。及时反馈，了解学生学习情况。附