Question

【题目】In是第5周期IIIA的元素；In2O3是一种透明的导电材料，可运用于触控屏、液晶显示器等高科技领域；利用水铟矿（主要成分In(OH)3）制备In2O3的工艺流程如下：

（1）写出水铟矿被硫酸酸溶的离子方程式：_____________________________

（2）从硫酸铟溶液中制备硫酸铟晶体的实验步骤：__________、_________、过滤、洗涤和干燥。

（3）提纯粗铟的方法和铜的精炼原理相似，则粗铟为___________（填“阴极”、“阳极”），写出阴极的电极反应式_________________________。

（4）完成下列化学方程式：__________

In(NO3)3In2O3

（5）已知t℃时，反应In2O3＋CO2InO＋CO2的平衡常数K=0.25；

i．t℃时，反应达到平衡时，n(CO):n(CO2)=___________；

ii．在1L的密闭容器中加入0.02mol的In2O3（s），并通入x mol的CO，t℃时反应达到平衡。此时In2O3的转化率为50%，则x=_________。

（6）高纯铟和浓硝酸反应过程中产生的NO2气体可以被Na2O2直接吸收，则标准状况下672mlNO2可以被______g Na2O2吸收。NO2的排放会引起一系列的环境问题，任写一条其引起的环境问题：_____________ 。

Answer 1

【答案】In(OH)3 + 3H+ = In3+ + 3H2O 蒸发浓缩 冷却结晶 阳极 In3+ + 3e- = In 4In(NO3)32In2O3+12NO2↑+3O2↑ 4 0.05 1.17 光化学烟雾或硝酸型酸雨

【解析】

将主要成分为In(OH)3的水铟矿溶解于稀硫酸，根据酸碱中和原理得到硫酸铟的溶液，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤并洗涤、干燥得到硫酸铟晶体，将所得晶体与稀硫酸混合后电解可得到粗铟，再用NaOH溶液为电解液，进行粗铟精炼得到高纯铟，最后将高纯铟溶解于稀硝酸，并通过加热促进硝酸铟分解可得到In2O3，据此分析解答。

(1)In(OH)3溶解于稀硫酸，发生反应的离子方程式为In(OH)3+3H+=In3++3H2O，故答案为：In(OH)3+3H+=In3++3H2O；

(2)从硫酸铟的溶液中获得硫酸铟晶体的方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤和干燥，故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；

(3)电解精炼粗铟提纯时，粗铟为阳极，阴极上In3+发生还原反应，电极反应式为In3++3e-=In，故答案为：阳极；In3++3e-=In；

(4)硝酸铟受热易分解，产物为三氧化二铟、二氧化氮及氧气，反应的方程式为：4In(NO3)3 2In2O3+12NO2↑+3O2↑，故答案为：4In(NO3)3 2In2O3+12NO2↑+3O2↑；

(5)ⅰ．反应In2O3+CO2InO+CO2的平衡常数K==0.25，根据同一容器中，气体的浓度之比等于物质的量之比，==4，故答案为：4；

ⅱ.0.02mol的In2O3(s)在反应达到平衡时转化率为50%，可知参加反应的In2O3物质量为0.01mol，同时参加反应的CO和生成的CO2的物质的量也为0.01mol，据ⅰ知平衡时=4，即=4，解得：x=0.05mol，故答案为：0.05mol；

(6)672mLNO2气体的物质的量为=0.03mol，被nmolNa2O2直接吸收，则根据电子守恒：0.03mol×1=nmol×2，解得：n=0.015mol，Na2O2的质量为0.015mol×78g/mol=1.17g；大量NO2气体排到大气中，会造成光化学烟雾或硝酸型酸雨，故答案为：1.17；光化学烟雾或硝酸型酸雨。