Question

鋅鋇白是一種白色顏料。工業(yè)上是由ZnSO₄與BaS溶液混合而成：BaS+ZnSO₄= ZnS↓+BaSO₄↓。請根據(jù)以下工業(yè)生產(chǎn)流程回答有關(guān)問題。

I．ZnSO₄溶液的制備與提純：

有關(guān)資料：a．菱鋅礦的主要成分是ZnCO₃，含少量SiO₂、FeCO₃、Cu₂(OH)₂CO₃等；b．Zn(OH)₂與Al(OH)₃相似，能溶于過量的NaOH溶液生成Na₂ZnO₂；

 

（1）濾渣1的化學(xué)式為         ；②中使用的氧化劑最好是下列的      （填序號）。

A．Cl₂        B．H₂O₂          C．KMnO₄         D．濃HNO₃

（2）濾渣2中主要成分的化學(xué)式為                    ；為了達(dá)到綜合利用、節(jié)能減排的目的，上述流程步驟④中的CO₂可以來自于步驟        （選填①、②、③、⑤）。

（3）步驟④發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為                                       。

II．BaS溶液的制備

  

有關(guān)數(shù)據(jù)：Ba（s）＋S（s）＋2O₂（g）＝BaSO₄（s） △H₁ = －1473.2 kJ•mol^－1

C（s）＋ 1/2O₂（g）＝CO（g）          △H₂ = －110.5 kJ•mol^－1

Ba（s）＋ S（s）＝BaS（s）            △H₃ = －460 kJ•mol^－1

（4）若煅燒還原的產(chǎn)物僅為BaS和CO，則其反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：

                                                           。

Ⅲ.制取鋅鋇白

    （5）如果Ⅰ中步驟⑤使用硫酸過量，產(chǎn)生的后果是                            。

 

Answer 1

【答案】

（共16分）

（1）（4分）SiO₂ （2分）   B（2分）

（2）（3分）Fe(OH)₃、Cu(OH)₂（2分）      ①（1分）

（3）（4分）OH^－+CO₂= HCO₃^－（2分）、ZnO₂^2－+ 2CO₂ + 2H₂O = Zn(OH)₂↓ + 2HCO₃^－（2分）

（4）（3分）BaSO₄(s) + 4C(s) = BaS(s) + 4CO(g)  △H = +571.2 kJ•mol^－1

（5）（2分）過量的酸與BaS溶液混合會產(chǎn)生有毒的H₂S氣體污染空氣（1分），而且鋅鋇白的產(chǎn)率會降低（1分）

【解析】

試題分析：（1）ZnCO₃、FeCO₃、Cu₂(OH)₂CO₃都能溶于足量5mol/LH₂SO₄溶液，符合復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件，生成ZnSO₄、FeSO₄、CuSO₄、CO₂氣體、H₂O，而SiO₂則不溶于硫酸，則步驟①酸浸之后所得濾渣1的化學(xué)式為SiO₂，濾液1的主要成分是ZnSO₄、FeSO₄、CuSO₄、H₂O；步驟②中用Cl₂能氧化Fe²⁺，但會引入新的雜質(zhì)（Clˉ、Cl₂），且過量的氯氣有毒，故A錯誤；H₂O₂能氧化Fe²⁺，還原產(chǎn)物是H₂O，不會引入新雜質(zhì)，且過量H₂O₂受熱易分解為水和氧氣，故B正確；KMnO₄能氧化Fe²⁺，但是會引入新的雜質(zhì)（K⁺、Mn²⁺、KMnO₄），故C錯誤；濃HNO₃能氧化Fe²⁺，還原產(chǎn)物是有毒的NO₂，且能引入新的雜質(zhì)（NO₃ˉ、HNO₃），故D錯誤；（2）步驟②氧化后所得溶液的主要成分是ZnSO₄、Fe₂(SO₄)₃、CuSO₄，都能與過量NaOH溶液反應(yīng)，根據(jù)題意可知濾液2的主要成分是Na₂ZnO₂、NaOH，濾渣2的主要成分是Fe(OH)₃、Cu(OH)₂；步驟④中的CO₂氣體來自步驟①酸浸反應(yīng)放出的氣體，可以節(jié)能減排；（3）偏鋁酸鈉溶液通入過量CO₂氣體可以制氫氧化鋁沉淀，由此推斷步驟④發(fā)生的反應(yīng)為Na₂ZnO₂、NaOH溶液分別與CO₂氣體的反應(yīng)，NaOH+CO₂=NaHCO₃，Na₂ZnO₂+2H₂O+2CO₂=Zn(OH)₂↓+2NaHCO₃，則濾渣3為Zn(OH)₂，濾液3的主要成分為NaHCO₃；（4）根據(jù)蓋斯定律，由②×4+③－①可以約去Ba(s)、S(s)、2O₂(g)，得到的熱化學(xué)方程式為：BaSO₄(s) + 4C(s) = BaS(s) + 4CO(g)  △H = +571.2 kJ•mol^－1；（5）若步驟⑤為Zn(OH)₂與過量硫酸的中和反應(yīng)，所得溶液的主要成分為ZnSO₄、H₂SO₄，ZnSO₄、H₂SO₄溶液與BaS(s)混合時不僅可以制取鋅鋇白，而且過量的H₂SO₄與易與BaS(s)發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，生成有毒的H₂S氣體，既導(dǎo)致空氣污染，又減少鋅鋇白的產(chǎn)量。

考點(diǎn)：考查物質(zhì)制備型工藝流程題，涉及關(guān)鍵環(huán)節(jié)所得成分分析、除雜試劑的選擇、推斷循環(huán)利用的物質(zhì)、離子方程式的書寫、熱化學(xué)方程式的書寫、實(shí)驗方案的評價等熱點(diǎn)。