Question

锌钡白是一种白色颜料。工业上是由ZnSO₄与BaS溶液混合而成：BaS+ZnSO₄= ZnS↓+BaSO₄↓。请根据以下工业生产流程回答有关问题。

I．ZnSO₄溶液的制备与提纯：

有关资料：a．菱锌矿的主要成分是ZnCO₃，含少量SiO₂、FeCO₃、Cu₂(OH)₂CO₃等；b．Zn(OH)₂与Al(OH)₃相似，能溶于过量的NaOH溶液生成Na₂ZnO₂；

 

（1）滤渣1的化学式为         ；②中使用的氧化剂最好是下列的      （填序号）。

A．Cl₂        B．H₂O₂          C．KMnO₄         D．浓HNO₃

（2）滤渣2中主要成分的化学式为                    ；为了达到综合利用、节能减排的目的，上述流程步骤④中的CO₂可以来自于步骤        （选填①、②、③、⑤）。

（3）步骤④发生的离子反应方程式为                                       。

II．BaS溶液的制备

  

有关数据：Ba（s）＋S（s）＋2O₂（g）＝BaSO₄（s） △H₁ = －1473.2 kJ•mol^－1

C（s）＋ 1/2O₂（g）＝CO（g）          △H₂ = －110.5 kJ•mol^－1

Ba（s）＋ S（s）＝BaS（s）            △H₃ = －460 kJ•mol^－1

（4）若煅烧还原的产物仅为BaS和CO，则其反应的热化学方程式为：

                                                           。

Ⅲ.制取锌钡白

    （5）如果Ⅰ中步骤⑤使用硫酸过量，产生的后果是                            。

 

Answer 1

【答案】

（共16分）

（1）（4分）SiO₂ （2分）   B（2分）

（2）（3分）Fe(OH)₃、Cu(OH)₂（2分）      ①（1分）

（3）（4分）OH^－+CO₂= HCO₃^－（2分）、ZnO₂^2－+ 2CO₂ + 2H₂O = Zn(OH)₂↓ + 2HCO₃^－（2分）

（4）（3分）BaSO₄(s) + 4C(s) = BaS(s) + 4CO(g)  △H = +571.2 kJ•mol^－1

（5）（2分）过量的酸与BaS溶液混合会产生有毒的H₂S气体污染空气（1分），而且锌钡白的产率会降低（1分）

【解析】

试题分析：（1）ZnCO₃、FeCO₃、Cu₂(OH)₂CO₃都能溶于足量5mol/LH₂SO₄溶液，符合复分解反应发生的条件，生成ZnSO₄、FeSO₄、CuSO₄、CO₂气体、H₂O，而SiO₂则不溶于硫酸，则步骤①酸浸之后所得滤渣1的化学式为SiO₂，滤液1的主要成分是ZnSO₄、FeSO₄、CuSO₄、H₂O；步骤②中用Cl₂能氧化Fe²⁺，但会引入新的杂质（Clˉ、Cl₂），且过量的氯气有毒，故A错误；H₂O₂能氧化Fe²⁺，还原产物是H₂O，不会引入新杂质，且过量H₂O₂受热易分解为水和氧气，故B正确；KMnO₄能氧化Fe²⁺，但是会引入新的杂质（K⁺、Mn²⁺、KMnO₄），故C错误；浓HNO₃能氧化Fe²⁺，还原产物是有毒的NO₂，且能引入新的杂质（NO₃ˉ、HNO₃），故D错误；（2）步骤②氧化后所得溶液的主要成分是ZnSO₄、Fe₂(SO₄)₃、CuSO₄，都能与过量NaOH溶液反应，根据题意可知滤液2的主要成分是Na₂ZnO₂、NaOH，滤渣2的主要成分是Fe(OH)₃、Cu(OH)₂；步骤④中的CO₂气体来自步骤①酸浸反应放出的气体，可以节能减排；（3）偏铝酸钠溶液通入过量CO₂气体可以制氢氧化铝沉淀，由此推断步骤④发生的反应为Na₂ZnO₂、NaOH溶液分别与CO₂气体的反应，NaOH+CO₂=NaHCO₃，Na₂ZnO₂+2H₂O+2CO₂=Zn(OH)₂↓+2NaHCO₃，则滤渣3为Zn(OH)₂，滤液3的主要成分为NaHCO₃；（4）根据盖斯定律，由②×4+③－①可以约去Ba(s)、S(s)、2O₂(g)，得到的热化学方程式为：BaSO₄(s) + 4C(s) = BaS(s) + 4CO(g)  △H = +571.2 kJ•mol^－1；（5）若步骤⑤为Zn(OH)₂与过量硫酸的中和反应，所得溶液的主要成分为ZnSO₄、H₂SO₄，ZnSO₄、H₂SO₄溶液与BaS(s)混合时不仅可以制取锌钡白，而且过量的H₂SO₄与易与BaS(s)发生复分解反应，生成有毒的H₂S气体，既导致空气污染，又减少锌钡白的产量。

考点：考查物质制备型工艺流程题，涉及关键环节所得成分分析、除杂试剂的选择、推断循环利用的物质、离子方程式的书写、热化学方程式的书写、实验方案的评价等热点。