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）若②中加入氧化剂为H2O2，写出离子反应方程式____________________________________。

（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）滤渣2的主要成分为_______________________________。

（4）写出步骤④后产生滤渣3的离子反应方程式______________________________。

（5）滤液3中含碳粒子浓度大小的顺序为______________________________________。

Ⅱ．BaS溶液的制备：

（6）写出煅烧还原的化学反应方程式__________________________________。

BaSO4和BaCO3的KSP相当，解释为什么BaCO3可溶于盐酸中而BaSO4难溶___________________。

Ⅲ．制取锌钡白：

（7）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】 2Fe2＋ ＋ 2H＋ ＋ H2O2 ==2Fe3＋ ＋ 2H2O ① Fe(OH)3、Cu(OH)2 ZnO22－＋2CO2＋2H2O＝Zn(OH)2↓＋2HCO3－ HCO3－>H2CO3>CO32－ BaSO4 ＋4CBaS＋4CO↑ BaCO3溶解出的CO32－能被H＋结合而减少，促使溶解平衡正向移动，而SO42－不会被H＋结合，所以BaSO4不会溶于强酸中 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】菱锌矿成分ZnCO3，SiO2、FeCO3、Cu2(OH)2CO3①加硫酸后反应生成ZnSO4、FeSO4、CuSO4，SiO2不溶，形成滤渣1；②加入氧化剂二价铁被氧化为三价铁，其他微粒不变；③加入过量NaOH，生成Fe(OH)3、Cu(OH)2、Na2ZnO2，Fe(OH)3、Cu(OH)2形成滤渣2；④通入过量CO2后反应生成Zn(OH)2、NaHCO3，所以滤渣3即为Zn(OH)2加硫酸后生成ZnSO4。

(1)加入氧化剂二价铁被氧化为三价铁，若②中加入氧化剂为H2O2，反应的离子方程式为2Fe2＋ ＋ 2H＋ ＋ H2O2 ==2Fe3＋ ＋ 2H2O，故答案为：2Fe2＋ ＋ 2H＋ ＋ H2O2 ==2Fe3＋ ＋ 2H2O；

(2)因步骤①中，硫酸与ZnCO3、FeCO3、Cu2(OH)2CO3反应时均产生CO2，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①，故答案为：①；

(3)根据上述分析，滤渣2的主要成分为Fe(OH)3、Cu(OH)2，故答案为：Fe(OH)3、Cu(OH)2；

(4)由题目信息知：Zn(OH)2与Al(OH)3相似，则与Na2ZnO2与NaAlO2类似，即Na2ZnO2与过量CO2反应方程式为：Na2ZnO2+2CO2+2H2O=Zn(OH)2↓+2NaHCO3，离子方程式为；ZnO22-+2CO2+2H2O=Zn(OH)2↓+2HCO3-故答案为：ZnO22-+2CO2+2H2O=Zn(OH)2↓+2HCO3-；

(5)滤液3的主要成分为碳酸氢钠，碳酸氢钠水解程度大于电离程度，溶液显碱性，含碳粒子浓度大小的顺序为HCO3－>H2CO3>CO32－，故答案为：HCO3－>H2CO3>CO32－；

(6)根据示意图，硫酸钡与碳粉煅烧还原反应生成BaS和CO，反应的化学反应方程式为BaSO4 ＋4CBaS＋4CO↑，BaCO3溶解出的CO32－能被H＋结合而减少，促使溶解平衡正向移动，而SO42－不会被H＋结合，所以BaSO4不会溶于强酸中，故答案为：BaSO4 ＋4CBaS＋4CO↑；BaCO3溶解出的CO32－能被H＋结合而减少，促使溶解平衡正向移动，而SO42－不会被H＋结合，所以BaSO4不会溶于强酸中；

(7)如果Ⅰ中步骤⑤使用硫酸过量，会发生如下反应，BaS+H2SO4=H2S↑+ZnSO4，H2S气体有毒，会污染环境，故答案为：过量的酸与BaS溶液混合会产生有毒的H2S气体污染空气，而且锌钡白的产率会降低。