【題目】我國(guó)是世界上較早冶煉鋅的國(guó)家。在現(xiàn)代工業(yè)中,鋅更是在電池制造、合金生產(chǎn)等領(lǐng)域有著廣泛的用途。
已知:鋅的熔點(diǎn)為419.6℃,沸點(diǎn)907℃。
I.圖是古代以爐甘石(ZnCO3)為原料煉鋅的示意圖。
(1)泥罐內(nèi)的主要反應(yīng)為:
i.ZnCO3(s) = ZnO(s) + CO2(g) H1
ii.CO2(g) + C(s) = 2CO(g) H 2
……
總反應(yīng):ZnCO3(s) + 2C(s) = Zn(g) + 3CO(g) H3
利用H1和H 2計(jì)算時(shí)H3,還需要利用_________反應(yīng)的H。
(2)泥罐中,金屬鋅的狀態(tài)變化是_____;d口出去的物質(zhì)主要是_______。
Ⅱ.現(xiàn)代冶煉鋅主要采取濕法工藝。以閃鋅礦(主要成分為ZnS,還含鐵等元素)、軟錳礦(主要成分為MnO2,還含鐵等元素)為原料聯(lián)合生產(chǎn)鋅和高純度二氧化錳的一種工藝的主要流程如下:
(3)浸出:加入FeSO4能促進(jìn)ZnS的溶解,提高鋅的浸出率,同時(shí)生成硫單質(zhì)。Fe2+的作用類(lèi)似催化劑,“催化”過(guò)程可表示為:
。MnO2+2Fe2++4H+ =Mn2++2Fe3++2H2O
ⅱ:……
① 寫(xiě)出ⅱ的離子方程式:_________。
② 下列實(shí)驗(yàn)方案可證實(shí)上述“催化”過(guò)程。將實(shí)驗(yàn)方案補(bǔ)充完整。
a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液,溶液幾乎無(wú)色,再加入少量MnO2,溶液變紅。
b.________。
(4)除鐵:已知①進(jìn)入除鐵工藝的溶液的pH約為3;②控制溶液pH為2.5~3.5,使鐵主要以FeOOH沉淀的形式除去。結(jié)合離子方程式說(shuō)明,通入空氣需同時(shí)補(bǔ)充適量ZnO的理由是_________。
(5)電解:用惰性電極電解時(shí),陽(yáng)極的電極反應(yīng)是______。
(6)電解后的溶液中可循環(huán)利用的物質(zhì)是___________。
【答案】ZnO(s) + C(s) = Zn(g) + CO(g) 氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài) CO和Zn蒸氣 ZnS+2Fe3+ = Zn2++2Fe2++S 取a中紅色溶液,向其中加入ZnS,振蕩,紅色褪去 通入空氣時(shí),發(fā)生反應(yīng)4Fe2++O2+8H2O= 4FeOOH+8H+使溶液的pH下降,加入的ZnO與H+發(fā)生反應(yīng)ZnO+ 2H+ =H2O+Zn2+,可控制溶液pH Mn2+ - 2e-+2H2O = MnO2+4H+ 硫酸
【解析】
I.古代以爐甘石(ZnCO3)為原料煉鋅的各步反應(yīng):i.ZnCO3(s) = ZnO(s) + CO2(g)、CO2(g) + C(s) = 2CO(g) 、ZnO(s) + C(s) = Zn(g) + CO(g),總反應(yīng):ZnCO3(s) + 2C(s) = Zn(g) + 3CO(g),反應(yīng)區(qū)溫度達(dá)到1100~1300℃,Zn變?yōu)檎魵馀c雜質(zhì)分離,在“兜室”冷凝為液體流出(冷凝區(qū)溫度高于Zn的熔點(diǎn)),為防止Zn被氧化而用“泥封”隔絕空氣,出口“鋅火”是未反應(yīng)完的CO和Zn蒸氣從“兜室”逸出燃燒。
Ⅱ.現(xiàn)代冶煉鋅流程圖中的各步反應(yīng):
浸出:ⅰ:MnO2+2Fe2++4H+ =Mn2++2Fe3++2H2O,ii.ZnS+2Fe3+ = Zn2++2Fe2++S,總把反應(yīng):MnO2+ZnS+4H+ Mn2++S+Zn2++2H2O;
除鐵:4Fe2++O2+8H2O=4FeOOH+8H+使溶液的pH下降,加入的ZnO與H+發(fā)生反應(yīng)ZnO+ 2H+=H2O+Zn2+,可控制溶液pH;
電解:用惰性電極電解時(shí),陽(yáng)極的電極反應(yīng)是Mn2+ - 2e-+2H2O = MnO2+4H+,生成的硫酸和MnO2循環(huán)使用。陰極:Zn2++2e-=Zn。
I.(1)泥罐內(nèi)的主要反應(yīng)為:
i.ZnCO3(s) = ZnO(s) + CO2(g) H1
ii.CO2(g) + C(s) = 2CO(g) H 2
……
總反應(yīng):ZnCO3(s) + 2C(s) = Zn(g) + 3CO(g) H3
根據(jù)蓋斯定律:總反應(yīng)-i-ii得ZnO(s) + C(s) = Zn(g) + CO(g),H=H3-H1-H 2,利用H1和H 2計(jì)算時(shí)H3,還需要利用ZnO(s) + C(s) = Zn(g) + CO(g)反應(yīng)的H。故答案為:ZnO(s) + C(s) = Zn(g) + CO(g);
(2)鋅的熔點(diǎn)為419.6℃,沸點(diǎn)907℃,泥罐中,溫度由1100~1300℃變成500~700℃,金屬鋅的狀態(tài)變化是氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài);出口處主要是末反應(yīng)CO和Zn蒸氣在出口處燃燒,形成“鋅火”,d口出去的物質(zhì)主要是CO和Zn蒸氣。故答案為:氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài);CO和Zn蒸氣;
Ⅱ.(3)① Fe2+的作用類(lèi)似催化劑,ⅱ中應(yīng)將Fe3+還原成Fe2+,ZnS的溶解的離子方程式:ZnS+2Fe3+ = Zn2++2Fe2++S。故答案為:ZnS+2Fe3+ = Zn2++2Fe2++S;
② 證實(shí)上述“催化”過(guò)程的實(shí)驗(yàn)方案:
a.檢驗(yàn)Fe2+被氧化成Fe3+:向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液,溶液幾乎無(wú)色,再加入少量MnO2,溶液變紅。
b.檢驗(yàn)Fe3+被還原成Fe2+:取a中紅色溶液,向其中加入ZnS,振蕩,紅色褪去。故答案為:取a中紅色溶液,向其中加入ZnS,振蕩,紅色褪去;
(4)除鐵:通入空氣需同時(shí)補(bǔ)充適量ZnO的理由是:通入空氣時(shí),發(fā)生反應(yīng)4Fe2++O2+8H2O=4FeOOH+8H+使溶液的pH下降,加入的ZnO與H+發(fā)生反應(yīng)ZnO+ 2H+=H2O+Zn2+,可控制溶液pH。故答案為:通入空氣時(shí),發(fā)生反應(yīng)4Fe2++O2+8H2O= 4FeOOH+8H+使溶液的pH下降,加入的ZnO與H+發(fā)生反應(yīng)ZnO+ 2H+ =H2O+Zn2+,可控制溶液pH;
(5)電解:用惰性電極電解時(shí),陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),將Mn2+氧化成MnO2,陽(yáng)極的電極反應(yīng)是Mn2+ - 2e-+2H2O = MnO2+4H+。故答案為:Mn2+ - 2e-+2H2O = MnO2+4H+;
(6)電解后的溶液中生成硫酸,可循環(huán)利用。故答案為:硫酸。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】工業(yè)上通過(guò)反應(yīng):Al2O3+3C+3Cl2 2AlCl3+3CO 制取無(wú)水氯化鋁,下列關(guān)于該反應(yīng)的說(shuō)法正確的是
A.Al2O3是氧化劑B.CO是氧化產(chǎn)物
C.每生成1 mol AlCl3,轉(zhuǎn)移3個(gè)電子D.C發(fā)生還原反應(yīng)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大,它們能組成一種化合物,其結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說(shuō)法正確的是( )
A.原子半徑:
B.W與Z形成的化合物中只含離子鍵
C.最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性:
D.W的單質(zhì)難溶于W與X形成的化合物
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列有關(guān)氨的敘述中不正確的是( )
A. 氨分子中氮元素的化合價(jià)只能升高,氨具有還原性
B. 氨的催化氧化反應(yīng)的化學(xué)方程式是4NH3+5O24NO+6H2O
C. 氨的催化氧化反應(yīng)中若氧氣過(guò)量則有紅棕色氣體生成
D. 氨的催化氧化屬于人工氮的固定
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某化學(xué)興趣小組為探究銅跟濃硫酸的反應(yīng),用如圖所示裝置進(jìn)行有關(guān)實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)將a g銅片和12 mL 18 mol·L-1的濃硫酸放入圓底燒瓶中加熱,直到反應(yīng)完畢,最后發(fā)現(xiàn)燒瓶中還有一定量的H2SO4和Cu剩余。
請(qǐng)回答:
(1)請(qǐng)寫(xiě)出Cu與濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式:_____________________________。
(2)裝置E中試管D內(nèi)盛品紅溶液,當(dāng)C中氣體收集滿(mǎn)后,D中有可能觀察到的現(xiàn)象是______________________。
實(shí)驗(yàn)裝置E中D有可能造成環(huán)境污染,試用最簡(jiǎn)單方法加以解決(實(shí)驗(yàn)用品自選)______________。
裝置B的作用是儲(chǔ)存多余的氣體。當(dāng)D處有明顯現(xiàn)象后,關(guān)閉旋塞K,移去酒精燈,但由于余熱的作用,A處仍有氣體產(chǎn)生,此時(shí)B中現(xiàn)象是____________________。B中應(yīng)放置的液體是________(填字母)。
A 飽和Na2SO3溶液 B 酸性KMnO4溶液 C 濃溴水 D 飽和NaHSO3溶液
(3)問(wèn)題討論:為什么有一定量的余酸還未能使Cu完全溶解。你認(rèn)為原因是______________________。
足量下列藥品能夠用來(lái)證明反應(yīng)結(jié)束后的燒瓶中的確有余酸的是________(填字母)。
A Fe B BaCl2溶液 C Ag D Na2CO3溶液
(4)實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)向A中反應(yīng)后溶液中通入一種氣體單質(zhì),使銅片全部溶解且僅生成硫酸銅溶液,請(qǐng)問(wèn)該氣體單質(zhì)是__________(填名稱(chēng)),反應(yīng)的化學(xué)方程式是__________________________________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】根據(jù)如圖所示轉(zhuǎn)化關(guān)系,判斷A、B、C、D各是什么物質(zhì),寫(xiě)出有關(guān)的化學(xué)方程式:
(1)當(dāng)A為氣體單質(zhì)時(shí),A是________,B是__________,C是________,D是________,E是________,E→C的化學(xué)方程式:_________________________________________________。
(2)當(dāng)A為固體單質(zhì)時(shí),A是________,B是________,C是________,D是________,E是________,E→C的化學(xué)方程式是_______________________________________________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象進(jìn)行的分析和推斷中,不正確的是
操作 | |
現(xiàn)象 | 一段時(shí)間后:①中,鐵釘裸露在外的附近區(qū)域變紅; ②中…… |
A.NaCl的瓊脂水溶液為離子遷移的通路
B.①中變紅是因?yàn)榘l(fā)生反應(yīng)2H++2e-=H2↑,促進(jìn)了水的電離
C.②中可觀察到鐵釘裸露在外的附近區(qū)域變藍(lán),銅絲附近區(qū)域變紅
D.①和②中發(fā)生的氧化反應(yīng)均可表示為M—2e-=M2+(M代表鋅或鐵)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】有關(guān)甲、乙、丙、丁四個(gè)圖示的敘述正確的是( )
A.甲中負(fù)極反應(yīng)式為2H++2e-=H2↑
B.乙中陽(yáng)極反應(yīng)式為Ag++e-=Ag
C.丙中H+向碳棒方向移動(dòng)
D.丁中電解開(kāi)始時(shí)陽(yáng)極產(chǎn)生黃綠色氣體
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】在一定條件下,有下列物質(zhì):①8gCH4、②6.02×1023個(gè)HCl分子、③2mol O2。按由小到大的順序填寫(xiě)下列空白(填寫(xiě)序號(hào)):
(1)摩爾質(zhì)量____________________。
(2)物質(zhì)的量____________________。
(3)分子數(shù)目____________________。
(4)原子數(shù)目____________________。
(5)質(zhì)量____________________。
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