Question

2．锌及其化合物有着广泛的应用．请回答有关锌及其化合物的有关问题．
（1）高温锻烧时，闪锌矿（ZnS）与氧气反应生成ZnO和
SO₂，其反应方程式为：2ZnS+3O₂═2ZnO+2SO₂，该反应1mol还原剂失去6mol电子．
（2）常温下二价锌在水溶液中的存在形式与pH的关系如图所示，横坐标为溶液的pH，纵坐标为Zn²⁺和[Zn（OH）₄]^2-的物质的量浓度．已知：当c（Zn²⁺）=10^-5mol•L^-1时，Zn²⁺沉淀完全．由图可以计算得出Zn（OH）₂的溶度积常数K_sp=1×10^-17．
（3）某锌的化合物的化学式可以表示为aZnCO₃•bZn（OH）₂•cH₂O（a、b、c均为整数）．为了确定其组成，先进性如下实验：称取3.85g固体进行焙烧，将焙烧过程中产生的气体依次通过足量的浓硫酸和碱石灰，分别增重0.54g和0.88g．通过计算确定该锌的化合物的化学式．（写出计算过程）．

Answer 1

分析 （1）由题意书写反应物和生成物，标注化合价，判断氧化剂和还原剂，根据电子守恒配平化学方程式，依据配平的化学方程式计算电子转移总数；
（2）根据图可知，当pH=8时，c（Zn²⁺）=10^-5mol/L，根据Ksp[Zn（OH）₂]=c（Zn²⁺）×c²（OH^-）计算；
（3）浓硫酸吸收H₂O、碱石灰吸收CO₂，n（H₂O）=$\frac{0.54g}{18g/mol}$=0.03mol、n（CO₂）=$\frac{0.88g}{44g/mol}$=0.02mol，剩余固体为ZnO，n（ZnO）=$\frac{3.85g-0.54g-0.88g}{81g/mol}$=0.03mol，根据原子守恒计算判断其化学式．

解答 解：（1）高温锻烧时，闪锌矿（ZnS）与氧气反应生成ZnO和SO2，根据反应物和生成物和电子守恒书写配平化学方程式，ZnS～SO₂～6e-；O2～4e-；最小公倍数为12，所以ZnS前的系数为2，氧气前的系数为3，观察配平化学方程式为2ZnS+3O₂═2ZnO+2SO₂；1mol还原剂ZnS转移电子为6mol；
故答案为：2ZnS+3O₂═2ZnO+2SO₂； 6；
 （2）根据图可知，当pH=8时，c（Zn²⁺）=10^-5mol/L，Ksp[Zn（OH）₂]=c（Zn²⁺）×c²（OH^-）=10^-5×（10^-6）²=1×10^-17，故答案为：1×10^-17；
（3）浓硫酸吸收H₂O、碱石灰吸收CO₂，n（H₂O）=$\frac{0.54g}{18g/mol}$=0.03mol、n（CO₂）=$\frac{0.88g}{44g/mol}$=0.02mol，剩余固体为ZnO，n（ZnO）=$\frac{3.85g-0.54g-0.88g}{81g/mol}$=0.03mol，根据原子守恒得（a+b）：a：（b+c）=0.03mol：0.02mol：0.03mol=3：2：3，则a：b：c=2：1：2，所以沉淀的组成为2ZnCO₃•Zn（OH）₂•2H₂O，
答：沉淀的组成为2ZnCO₃•Zn（OH）₂•2H₂O．

点评 本题考查了氧化还原反应的电子转移，结合图象的分析锌离子在不同PH范围内的存在形式，难点是（3）题化学式的确定，利用原子守恒解答．