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火炸药的绿色制造技术发展
以硝基化合物为代表的含能材料是火炸药技术的基础,其传统的制造工艺过程会产生含有大量有机物的废酸和废水,环境污染严重,治理费用高,因此火炸药原材料组分传统制造工艺需要进行绿色化和低成本改进,以及积极开发含能材料的绿色合成工艺。
硝基含能化合物的生物合成是火炸药原材料制造技术中最新颖的前沿研究领域,是一种真正绿色合成路线。最具代表性的新型硝化技术是用N2O5作为绿色硝化剂,这一技术的关键是如何制备N2O5和怎样实现N2O5硝化工艺。
研究的N2O5制备方法主要有半渗透膜电解法和臭氧氧化法:
(1)半渗透膜电解法是在电解池内用特制的半渗透膜隔开两个电极,电解无水硝酸而生成N2O5;
(2)臭氧氧化法是将浓度5%﹣10%的臭氧与氧气的混合物和N2O4进行气相反应生成N2O5。试验的N2O5硝化工艺主要有2种:
(1)用N2O5﹣HNO3﹣N2O4作硝化剂进行硝化;
(2)用N2O5和无水HNO3于液态二氧化碳中进行硝化。
南京理工大学研究了用DADN原料在N2O5﹣HNO3体系中绿色硝解制备HMX.以DADN为原料,不同硝解方法的优缺点比较见表:
硝化体系 | 收率/% | 优点 | 缺点 |
HNO3 | 40 | 步骤简单 | 得率低 |
H2SO4﹣NH4NO3﹣HNO3 | 80﹣85 | 工艺成熟 | 废酸量大,难处理 |
P2O5﹣HNO3 | 99 | 得率高,纯度好 | P2O5和HNO3需大大过量,腐蚀性大 |
N2O5﹣有机溶剂 | 65 | 无需废酸处理 | 得率低,溶剂易挥发 |
N2O5﹣HNO3 | 94 | 得率高,废酸少,硝化剂的过量比小 | 无 |
火炸药的安全使用知识有:防止炸药受热、火焰引起的爆炸;按炸药使用温度使用,不要超过温度条件;禁止长时间阳光照射;禁止电焊、气焊、气割作业等。
依据文章内容,回答下列问题:
(1)文中涉及到的下列物质:P2O5、HNO3、O3、NH4NO3、N2O4中,不包括的物质类别是_____(填序号)。
A 单质 B 氧化物 C 酸 D 碱 E 盐
(2)最具代表性的新型硝化技术是用_____作为绿色硝化剂。
(3)如表中,以DADN为原料,不同硝解方法比较中,P2O5和HNO3需大大过量,腐蚀性大的硝化体系是_____。
(4)火炸药的安全使用还有哪些注意事项_____。 (原文已有方法不能重复,任答一点)
(1)如图1是实验室制取气体的一些装置,据图回答:
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①图B中仪器a的名称是_____。
②用高锰酸钾制取氧气的发生装置是A,写出高锰酸钾制取氧气的化学方程式:_____,若用C装置收集氧气,验满时,应将带火星的木条放在_____ (填“b”或“c”)端导口,若木条复燃,说明氧气已满。
(2)实验室有一瓶溶液的标签被污损(如图2所示),兴趣小组的同学们对溶液的溶质产生了兴趣并进行了如下探究。
(提出问题)该溶液的溶质是什么?
(猜想)同学们认为可能是:氯化钠、氢氧化钠、碳酸钠、硫酸钠、硝酸钠中一种。
(查阅资料)氯化钠、硫酸钠、硝酸钠溶液呈中性。
(进行实验)
实验操作 |
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实验数据或现象 | pH>7 | _____ |
实验分析与结论 | 溶质不是_____ | 溶质为碳酸钠 |
(反思评价)(1)上述实验中的错误操作可能导致的后果是_____。
(2)细心的小婧将稀盐酸逐滴加入样品中,并绘制了如图3所示的图象,得出了不同的结论,反应的化学方程式为_____ (写一个即可)。她分析后认为原溶液中的溶质是_____,图象出现这种情况的原因是_____。
(启示)从实验中可得到的启示是_____。
A 倾倒液体药品时,标签应朝向手心以免污损标签
B 药品用完后要及时盖上瓶盖,以免药品变质
C 实验后的废液不能乱倒,可能污染环境