题目内容
9.工业上利用锌焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4,还含有少量CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物)制取金属锌的流程如图所示.已知用惰性电极电解硫酸锌溶液,金属锌可以沉积在阴极上,但电解一般不够彻底.回答下列问题:(1)酸浸时ZnFe2O4会生成两种盐,该反应的化学方程式为ZnFe2O4+4H2SO4═ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O.
(2)净化Ⅰ操作分为两步:第一步是将溶液中少量的Fe2+氧化;第二步是控制溶液pH,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀.
①氧化Fe2+可选择以下哪种试剂c.(填序号)
a.Fe2O3b.氯水 c.双氧水 d.稀硫酸
②25℃时,将浓度均为0.1mol/L的Ni2+、Fe3+混合溶液PH调节为3(溶液体积变化忽略不计),充分反应后两者浓度比$\frac{c(F{e}^{3+})}{c(N{i}^{2+})}$=4.0×10-10(已知25℃,Ksp[Fe( OH)3]=4.0×10-38、Ksp[Ni( OH)2]=1.0×10-17).
③净化Ⅰ生成的沉淀中还含有溶液中的悬浮杂质,溶液中的悬浮杂质被共同沉淀的原因是Fe(OH)3胶体(沉淀)具有吸附性.
(3)若没有净化Ⅱ操作,则对锌的制备带来的影响是制取的锌含铜等杂质.
(4)写出电解发生的化学反应方程式2ZnSO4+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H2SO4+2Zn+O2↑.
(5)本流程中可以循环利用的物质除锌外还有H2SO4、ZnSO4.
分析 将锌焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4,还含有少量CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物)酸浸,发生反应CaO+H2SO4=CaSO4+H2O(硫酸钙微溶于水),ZnFe2O4+8H+=Zn2++2Fe3++4H2O、ZnO+2H+=Zn2++H2O、FeO+2H+=Fe2++H2O、CuO+2H+=Cu2++H2O,NiO+2H+=Ni2++H2O,向溶液中加入双氧水,发生反应2Fe2++2H++H2O2=2 Fe3++2H2O,调节溶液的pH将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,调节溶液pH时不能引进新的杂质,可以用ZnO,然后向溶液中加入Zn,可以置换出铜和镍,然后过滤,最后电解得到Zn,以此解答该题.
解答 解:(1)根据信息,酸浸时ZnFe2O4会生成两种盐,这两种盐分别为硫酸锌、硫酸铁,即ZnFe2O4与硫酸反应生成硫酸锌、硫酸铁,反应的化学方程式为:ZnFe2O4+4H2SO4═ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O,
故答案为:ZnFe2O4+4H2SO4═ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O;
(2)①加入氧化剂将亚铁离子氧化生成铁离子,不能引入新装置,应加入H2O2,故答案为:c;
②PH调节为3,则c(OH-)=10-11mol/L,Ksp[Fe( OH)3]=4.0×10-38、Ksp[Ni( OH)2]=1.0×10-17,可知c(Fe3+)=$\frac{4.0×1{0}^{-38}}{(1{0}^{-11})^{3}}$,c(Ni2+)=$\frac{1.0×1{0}^{-17}}{(1{0}^{-11})^{2}}$,
则$\frac{c(F{e}^{3+})}{c(N{i}^{2+})}$=4.0×10-10,
故答案为:4.0×10-10;
③由于生成的Fe(OH)3胶体(沉淀)具有吸附性,所以净化Ⅰ生成的沉淀中还含有溶液中的悬浮杂质,故答案为:Fe(OH)3胶体(沉淀)具有吸附性;
(3)由于锌焙砂中含有CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物,反应后溶液中存在铜离子,没有净化Ⅱ操作,电解制取的锌中会含有铜等杂质,
故答案为:制取的锌含铜等杂质;
(4)电解硫酸锌溶液生成硫酸、锌和氧气,电解方程式为2ZnSO4+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H2SO4+2Zn+O2↑,
故答案为:2ZnSO4+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H2SO4+2Zn+O2↑;
(5)通过制取金属锌的流程图示可以知道,可以循环利用的物质除锌外,含有硫酸、硫酸锌,
故答案为:H2SO4、ZnSO4.
点评 本题综合考查物质的制备以及分离,为高考常见题型,题目借助制取金属锌的流程考查了离子方程式、化学方程式的书写等知识,注意合理分析题中信息,本题难度中等,充分考查了分析、理解能力.
| A. | 异丁烷的所有原子都位于同一平面上 | |
| B. | 苯和溴水反应制取溴苯属于加成反应 | |
| C. | 糖类在酸性条件下水解产物均为葡糖糖 | |
| D. | 乙基环己烷的一溴代物有6种 |
| 气体物质 | 主要来源 | 对环境的影响 | |
| A | 二氧化碳 | 化石燃料的燃烧 | 酸雨 |
| B | 二氧化氮 | 汽车尾气的排放 | 光化学烟雾 |
| C | 二氧化硫 | 工厂废气的排放 | 温室效应 |
| D | 一氧化碳 | 含酚醛树脂胶的人造板装饰材料 | 臭氧空洞 |
| A. | A | B. | B | C. | C | D. | D |
| 化合物 | 燃烧热 | 化合物 | 燃烧热 |
| 甲烷 | 891.0 | 正丁烷 | 2878.0 |
| 乙烷 | 1560.8 | 异丁烷 | 2869.6 |
| 丙烷 | 2221.5 | 2-甲基丁烷 | 3531.3 |
| A. | 乙烷燃烧的热化学方程式为:2C2H6(g)+7O2(g)=4CO2(g)+6H2O(g)△H=-1560.8 kJ/mol | |
| B. | 稳定性:正丁烷>异丁烷 | |
| C. | 正戊烷的燃烧热大于3531.3kJ/mol | |
| D. | 相同质量的烷烃,碳的质量分数越大,燃烧放出的热量越多 |
( )
| A. | 原溶液中一定不存在Ag+、Al3+、Ba2+、SO42- | |
| B. | 实验中生成沉淀的离子方程式是SiO32-+2H+=H2SiO3↓ | |
| C. | 原溶液一定存在K+、CO32-,可能存在NO3- | |
| D. | 原溶液不存在NO3-时,c(K+)=0.8mol•L-1 |
| A. | a为直流电源的负极 | |
| B. | 与 b电极相连的电极反应式为:2HSO3-+2H++2e-═S2O42-+2H2O | |
| C. | 与 a相连的电极发生还原反应得到SO42- | |
| D. | 电解时,H+由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室 |
| A. | C2H4、C2H5OH、HOCH2CH2COOH | B. | CH2O、C2H4O2、C6H12O6 | ||
| C. | C6H6、C5H10、C8H6O2 | D. | H2、CO、CH3OH |
| A. | SiO2、MgO熔点高,可用于制作耐高温仪器 | |
| B. | 天然气是可再生清洁能源,可用于工业制盐酸 | |
| C. | 硝酸铵属于氧化剂,严禁用可燃物(如纸袋)包装 | |
| D. | 纤维素属于多糖类物质,但不能作人类的营养物质 |
| A. | 18O3 | B. | 2H217O2 | C. | 14N16O2 | D. | 14C16O2 |