Question

【题目】锌钡白是一种白色颜料。工业上是由ZnSO4与BaS溶液混合而成：BaS＋ZnSO4＝ZnS↓＋BaSO4↓。请根据以下工业生产流程回答有关问题。

Ⅰ、ZnSO4溶液的制备与提纯：

有关资料：a．菱锌矿的主要成分是ZnCO3，含少量SiO2、FeCO3、Cu2(OH)2CO3等；

b．Zn(OH)2与Al(OH)3相似，能溶于过量的NaOH溶液生成Na2ZnO2。

（1）②中使用的氧化剂最好是下列的___（选填字母代号）。

A.Cl2 B.浓HNO3 C.KMnO4 D.H2O2

（2）为了达到综合利用、节能减排的目的，上述流程步骤④中的CO2可以来自于步骤_____（选填①、②、③、⑤）。

（3）写出步骤④后产生滤渣3的化学式______。

（4）与Al相似，Zn也能溶于NaOH溶液。写出将Zn片和Cu片放入NaOH溶液中形成原电池的负极电极反应式：______________________。

Ⅱ、BaS溶液的制备：

有关数据：Ba(s)＋S(s)＋2O2(g)＝BaSO4(s) ΔH1＝－1473.2 kJ·mol-1

C(s)＋O2(g)＝CO(g) ΔH2＝－110.5 kJ·mol-1

Ba(s)＋S(s)＝BaS(s) ΔH3＝－460 kJ·mol-1

（5）若煅烧还原的产物仅为BaS和CO，则其反应的热化学方程式为：______。

Ⅲ、制取锌钡白：

（6）如果生产流程步骤⑤硫酸过量，则ZnSO4与BaS溶液混合制取锌钡白产生的后果是___。

Answer 1

【答案】D ① Zn(OH)2 Zn－2e-＋4OH-=ZnO22-＋2H2O BaSO4(s) ＋4C(s)=BaS(s)＋4CO(g) ΔH＝＋571.2 kJ·mol-1 过量的酸与BaS溶液混合会产生有毒的H2S污染空气，而且会降低锌钡白的产率

【解析】

根据菱锌矿的主要成分，加入硫酸后，SiO2与硫酸不反应，故滤渣1主要是SiO2，滤液1中的主要离子有Zn 2+、Fe2+、Cu2+，加入氧化剂，将Fe2+氧化成Fe3+，加入过量的NaOH溶液后Fe3+、Cu2+生成沉淀，由于Zn(OH)2与Al(OH)3相似，能溶于过量的NaOH溶液生成Na2ZnO2，所以滤液2的主要成分是Na2ZnO2，通入CO2与Na2ZnO2反应生成的滤渣3是Zn(OH)2，滤液3主要是NaHCO3。

（1）为了不引入新的杂质，氧化剂最好用H2O2，答案选D。

（2）步骤①中加入硫酸与ZnCO3、FeCO3、Cu2(OH)2CO3反应生成的CO2可提供给步骤④使用，故选①。

（3）根据分析滤渣3是Zn(OH)2。

（4）Zn片和Cu片放入NaOH溶液中形成原电池Zn片作负极，与OH-溶液反应生成ZnO22-，负极电极反应式为：Zn－2e-＋4OH-=ZnO22-＋2H2O。

（5）对题给热化学方程式编号

①Ba(s)＋S(s)＋2O2(g)=BaSO4(s) ΔH1=－1473.2 kJ·mol-1

②C(s)＋O2(g)=CO(g) ΔH2=－110.5 kJ·mol-1

③Ba(s)＋S(s)=BaS(s) ΔH3=－460 kJ·mol-1

若煅烧还原的产物仅为BaS和CO，化学方程式为：BaSO4(s) ＋4C(s)=BaS(s)＋4CO(g)，根据盖斯定律，将③+②×4-①得，BaSO4(s) ＋4C(s)=BaS(s)＋4CO(g) ΔH=ΔH2×4+ΔH3-ΔH1=（－110.5kJ/mol）×4－460kJ/mol+1473.2kJ/mol=＋571.2 kJ·mol-1。

（6）如果生产流程步骤⑤硫酸过量的话，过量的酸与BaS溶液混合会产生有毒的H2S污染空气，而且会降低锌钡白的产率。