题目内容

2．由于金属锌本身的价值不高，在我国工业锌废料的回收利用率比较低．某课题组研究利用含少量铜、铁的粗锌制备硫酸锌及相关物质的资源综合利用，其工艺流程图（图中加入的物质均为足量）及有关数据如下：

物质Fe（OH）3Cu（OH）2Zn（OH）2CuSZnS
Ksp4.0×10-385.0×10-202.0×10-168.5×10-451.2×10-23
请回答下列问题：
（1）固体A的主要成分是Fe（OH）3；加入固体B的主要作用是将Cu2+（或铜）从溶液Ⅱ中分离出来．
（2）粗锌中的铜与稀混酸溶液反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O．
（3）若溶液II中c（Cu2+）为0.05mol•L-1，则溶液II的pH≤5．
（4）若B是Zn，取8.320gC完全溶解于500mL 1mol•L-1稀硝酸中，共收集到2240mL气体，再向所得溶液中加入NaOH溶液至刚好生成沉淀最多，此时所得沉淀质量（m）的取值范围是14.7～14.85g；若B是另一种物质，取部分C于试管中，加入盐酸后产生了有臭鸡蛋味气体，则该反应的离子方程式为ZnS+2H+=Zn2++H2S↑．
（5）溶液III还可以与（NH4）2S溶液反应制备ZnS，实际生产中选用（NH4）2S溶液而不是Na2S溶液作为反应物，是因为后者制得的ZnS中会含有较多的Zn（OH）2杂质．

分析 利用含铜、铁的粗锌制备硫酸锌：粗铜中铜、铁和硫酸、硝酸反应，生成铜离子、铁离子，根据Ksp可知，氢氧化铜比氢氧化锌更难溶，向溶液中加入Zn（OH）2，得到沉淀A为Fe（OH）3，加入足量固体B，因B不同沉淀C成分不同，但滤液Ⅲ为硫酸锌溶液，制备七水合硫酸锌，防止结晶水失水，需冷却结晶，过滤、洗涤、干燥，即得到较纯净的硫酸锌晶体；
（1）根据以上分析解答；由分析可知要沉淀铜离子；
（2）Cu与硝酸反应生成硝酸铜和NO、水；
（3）根据溶度积常数计算溶液中的氢氧根离子浓度，再计算pH；
（4）若B是Zn，则固体C为Zn和Cu的混合物，由关系式Zn、Cu～2e-～Zn2+、Cu2+～2OH-～Cu（OH）2、Zn（OH）2可知，金属离子的物质的量，进而求出沉淀质量；
（5）Na2S在溶液中水解显碱性．

解答 解：利用含铜、铁的粗锌制备硫酸锌：粗铜中铜、铁和硫酸、硝酸反应，生成铜离子、铁离子，根据Ksp可知，氢氧化铜比氢氧化锌更难溶，向溶液中加入Zn（OH）2，得到沉淀A为Fe（OH）3，加入足量固体B，因B不同沉淀C成分不同，但滤液Ⅲ为硫酸锌溶液，制备七水合硫酸锌，防止结晶水失水，需冷却结晶，过滤、洗涤、干燥，即得到较纯净的硫酸锌晶体，
（1）由以上分析可知固体A的主要成分是Fe（OH）3，固体B可为氢氧化铜、氧化铜、硫化锌或锌等，用于除去溶液Ⅱ中的Cu2+，
故答案为：Fe（OH）3；除去溶液Ⅱ中的Cu2+；
（2）粗锌中的铜与稀混酸溶液反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O，故答案为：3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O；
（3）若溶液Ⅱ中c（Cu2+）为0.05mol•L-1，由Ksp=5.0×10-20可知，c（OH-）=$\sqrt{\frac{5×1{0}^{-20}}{0.05}}$mol/L=1.0×10-9mol/L，则c（H+）=1.0×10-5mol/L，
所以pH≤5，
故答案为：5；
（4）若B是Zn，则固体C为Zn和Cu的混合物，取8.320gC完全溶解于500mL1mol•L-1稀硝酸中，共收集到2240mL气体，即n（NO）=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，转移0.3mol电子，由关系式Zn、Cu～2e-～Zn2+、Cu2+～2OH-～Cu（OH）2、Zn（OH）2可知，沉淀为0.15mol，若沉淀只有Cu（OH）2，其质量为0.15mol×98g/mol=14.7，若沉淀只有Zn（OH）2，其质量为0.15mol×99g/mol=14.85；若固体B是另一种物质，取部分固体C于试管中，加入足量的盐酸，有臭鸡蛋气味的气体产生，气体为硫化氢，该实验为制备硫酸锌，则B应为ZnS，固体C中含有ZnS和CuS，和盐酸反应生成硫化氢的物质为硫化锌，反应为：ZnS+2H+=H2S↑+Zn2+，
故答案为：14.7～14.85g；ZnS+2H+=H2S↑+Zn2+；
（5）Na2S在溶液中水解显碱性，所以制得的ZnS中会含有较多的Zn（OH）2；
故答案为：Zn（OH）2．

点评 本题考查了利用含铜、铁的粗锌制备硫酸锌的流程分析，侧重于学生的分析、实验和计算能力的考查，涉及氮的化合物、沉淀溶解平衡应用、氧化还原等知识，理清沉淀溶解平衡的有关计算是解本题关键，题目难度中等．

练习册系列答案
相关题目
12．下列说法正确的是（　　）
A．向1ml 1mol/L的NaOH的溶液中滴加1～2滴2mol/LMgCl2溶液有白色沉淀生成，再滴加2滴0.1mol/LFeCl3溶液，出现红褐色沉淀，则证明Mg（OH）2的Ksp大于Fe（OH）3
B．由pH=3的CH3COOH溶液和pH=11的NaOH溶液等体积混合后的溶液显酸性
C．由0.1mol/L的CH3COOH溶液和0.1mol/L的NaOH溶液等体积混合后的溶液显酸性
D．某物质的溶液中由水电离出的c（H+）=1×10-a mol/L，若a＞7，则该溶液的pH一定为14-a
13．草酸（H2C2O4）溶液与酸性KMnO4溶液反应时，溶液褪色总是先慢后快．某学习小组结合化学反应原理提出猜想与假设，并设计了一系列实验进行探究．
实验Ⅰ：在2支试管中分别加入5mL等浓度的H2C2O4溶液，在其中一支试管中先加入少量MnSO4固体再各加入5滴0.1mol•L-1KMnO4溶液．记录溶液褪色时间，如表1：
试  管未加MnSO4的试管加有MnSO4的试管
褪色时间30s2s
[表1]
实验Ⅱ：另取2支试管分别加入5mL等浓度的H2C2O4溶液，在其中一支试管中先加入10滴稀硫酸，再各加入5滴0.1mol•L-1 KMnO4溶液．记录溶液褪色时间，如表2：
试  管未滴加稀硫酸的试管滴加了稀硫酸的试管
褪色时间100s90s
[表2]
实验Ⅲ：另取3支试管分别加入5mL等浓度H2C2O4溶液，然后在试管中先分别加入10滴、1mL、2mL稀硫酸溶液，再各加入5滴0.1mol•L-1KMnO4溶液，然后置于温度为65℃的水浴中加热．记录溶液褪色时间，如表3：
试  管滴入10滴稀硫酸的试管加入1mL稀硫酸的试管加入2mL稀硫酸的试管
褪色时间70s100s120s
[表3]
（1）实验Ⅰ得出的结论是Mn2+（或硫酸锰）在反应中起到催化剂的作用，加快了反应速率．
（2）比较实验Ⅱ、Ⅲ得出的结论正确的是：①②③．
①温度对该反应速率有影响
②硫酸对草酸和KMnO4溶液的反应有影响
③加入少量硫酸，可促进草酸和KMnO4溶液反应，而加入大量硫酸，反应速率比较小
④在酸性范围内，pH值越小对反应越有利
（3）写出草酸溶液与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式：5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O．实验室利用该反应标定未知浓度H2C2O4溶液，滴定终点的现象是：溶液颜色从无色变为浅紫红色，且30s不改变．滴定完成后仰视读取KMnO4溶液体积会导致测得H2C2O4溶液的浓度偏大（选填：偏大、偏小、无影响）．
（4）有同学根据查阅的资料提出KMnO4溶液氧化H2C2O4的反应历程为：

上述实验中，实验Ⅰ可证明这个历程是可信的．
10．在室温下，等体积的酸和碱溶液混合后pH一定小于7的是（　　）
A．pH=3的HNO3与pH=11的KOH溶液
B．pH=3的HNO3与pH=11的氨水
C．pH=3的H2SO4与pH=11的NaOH
D．pH=3的CH3COOH 与pH=11的Ba（OH）2溶液
17．向体积为2L的密闭容器中加入2molSO2和1molO2，进行可逆反应2SO2+O2?2SO3  反应2min后，测得O2的物质的量为0.8mol，则加热
（1）2min内，SO2的物质的量减少了0.4mol，SO3的物质的量增加了0.4mol
（2）若用O2的浓度变化来表示该反应的反应速率，则V（O2）=0.05mol/（L•min）
（3）若用SO3的浓度变化来表示该反应的反应速率，则V（SO3）=0.1mol/（L•min）．
7．某有机物分子中有 n 个CH 2，m 个 ，a个CH 3，其余为OH，则该物质分子中OH的个数可能为（　　）
A．m-aB．n+m+aC．m+1-aD．m+2-a
14．有机物在不同条件下至少可能发生以下有机反应：①取代  ②加成  ③消去 ④氧化 ⑤酯化，其中跟其分子结构中-OH有关的可能反应为（　　）
A．①②④⑤B．①②③⑤C．②③④⑤D．①③④⑤
11．化合物X的结构简式为．
①X分子有1种氢原子．
②X的一种同分异构体Z的结构简式为H2C═CH-CH2OH，请写出Z与Br2发生加成反应的化学方程式：H2C=CH-CH2OH+Br2$\stackrel{催化剂}{→}$H2CBr-CHBr-CH2OH．
12．某化学课外小组为了探究AgNO3溶液和Na2SO4溶液反应有没有限度，设计了如下活动过程，请完成表中空格：（已知Ag2SO4在水中微溶，AgCl在水中难溶）
实验步骤向3-4mL 1mol/L AgNO3溶液中滴入1mol/L的Na2SO4溶液至反应完全．
实验现象①产生白色沉淀
离子方程式2Ag++SO${\;}_{4}^{2-}$=Ag2SO4
小组讨论交流取上述反应后的清液于试管中滴入适量1mol/L的NaCl 溶液，对于会出现的现象提出了假设
提出假设假设Ⅰ：反应没有限度
假设Ⅱ：②无现象
证明假设Ⅱ现象③：产生白色沉淀；理由④反应存在限度，溶液中尚有较多Ag+
离子方程式⑤Ag++Cl-=AgCl↓
解释⑥加入Cl-产生了大量的白色沉淀，说明Ag++Cl-AgCl↓反应是可逆反应，存在反应限度，所以Ag+不能反应完，才出现这种现象

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网