题目内容
(12分)硫酸锌被广泛应用于工农业生产和医药领域。工业上由氧化锌矿(主要成分为ZnO,另含ZnSiO3、FeCO3、CuO等)生产ZnSO4·7H2O的一种流程如下:
⑴步骤Ⅰ包括酸浸和过滤两个操作。
①酸浸时,需不断通入高温水蒸气的目的是 。
②过滤时,为防止堵塞,过滤装置需经常用氢氧化钠溶液清洗,其清洗原理是
(用化学方程式表示)。
⑵步骤Ⅱ中,在pH约为5.1的滤液中加入高锰酸钾,生成Fe(OH)3和MnO(OH)2两种沉淀,该反应的离子方程式为 。
⑶步骤Ⅲ所得滤渣C的主要成分是 。
⑷取28.70 g ZnSO4·7H2O加热至不同温度,剩余固体的质量变化如图所示。
①步骤Ⅳ中的烘干操作需在减压条件下进行,其原因是 。
②680 ℃时所得固体的化学式为 。
a.ZnO b.Zn3O(SO4)2 c.ZnSO4 d.ZnSO4·H2O
⑴①升高温度、使反应物充分混合,以加快反应速率
②H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O
⑵3Fe2++MnO4—+8H2O=3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H+
⑶Cu(Zn)
⑷①降低烘干的温度,防止ZnSO4·7H2O分解 ②b (每空2分,共12分)
解析试题分析:⑴①酸浸时,不断通入高温水蒸气可使反应液的温度升高,使反应物充分混合,以加快反应速率。
②用氢氧化钠溶液清洗过滤装置,目的是使反应生成的H2SiO3滤渣反应生成Na2SiO3溶解除去。
⑵根据题意首先满足得失电子守恒有3Fe2++MnO4—――3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓,满足电荷守恒有3Fe2++MnO4—――3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H+(溶液pH约为5.1),最后满足原子守恒得3Fe2++MnO4—+8H2O=3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H+。
⑶步骤Ⅲ:向含有Cu2+、Zn2+、SO42-的滤液中加入锌粉,置换出铜,可能含有过量的锌粉。
⑷①由于ZnSO4·7H2O易分解,烘干时要适当降低温度。
②28.70 g ZnSO4·7H2O的物质的量为0.1mol,若得ZnSO4·H2O的质量为17.90g(100℃);若得ZnSO4的质量为16.10g(250℃);若得ZnO的质量为8.10g(930℃);据此通过排除法确定680 ℃时所得固体的化学式为Zn3O(SO4)2。
考点:本题考查化工流程图(涉及反应速率的影响因素、离子方程式、化学方程式的书写,物质的分离与提纯,化学式的计算等)。
下列说法中,正确的是
A.工业上金属Mg、Al都是用电解其相应的氯化物水溶液制得的 |
B.日用铝制品表面覆盖着氧化膜,对内部金属起保护作用 |
C.CO、NO、NO2都是大气污染气体,在空气中都能稳定存在 |
D.为测定熔融氢氧化钠的导电性,可将氢氧化钠固体放在石英坩埚中加热熔化 |
(15分)某研究小组用黄铜矿(主要成分是CuFeS2,其中S为-2价)为主要原料炼铜,其总反应为:2CuFeS2+2SiO2+5O2=2Cu+2FeSiO3+4SO2。事实上该反应是按如下流程分步进行的:
(1)氧化Ⅰ的反应主要是煅烧生成的硫化亚铁被进一步氧化为氧化亚铁,并与二氧化硅反应生成矿渣。矿渣的主要成分是 (填化学式)。
(2)据报道,有一种细菌在氧气存在下可以将黄铜矿氧化成硫酸盐,反应是在酸性溶液中发生的。该反应的化学方程式为 。
(3)我国学者研究发现,以精CuFeS2矿为原料在沸腾炉中与O2(空气)反应,生成物冷却后经溶解、除铁、结晶,得到CuSO4·5H2O,生产成本能够降低许多。有关实验结果如下表:
沸腾炉温度/℃ | 560 | 580 | 600 | 620 | 640 | 660 |
水溶性Cu/% | 90.12 | 91.24 | 93.50 | 92.38 | 89.96 | 84.23 |
酸溶性Cu/% | 92.00 | 93.60 | 97.08 | 97.82 | 98.16 | 98.19 |
②实际生产过程中沸腾炉温度为600~620 ℃。则控制温度的方法是 。
③当温度高于600~620 ℃时,生成物中水溶性铜下降的原因是 。
④生成物冷却后的除铁的实验操作方法主要是 。已知在溶液中,Cu2+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.7、6.7,Fe3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为1.1、3.2;如果制得的硫酸铜溶液中含有少量的Fe3+,请写出除去溶液中Fe3+的实验操作步骤: 。