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9.硫化锌(ZnS)是一种重要的化工原料,难溶于水,可由炼锌的废渣锌灰制取,其工艺流程如图1所示.


(1)为提高锌灰的浸取率,可采用的方法是①②③⑤(填序号).
①研磨    ②多次浸取    ③升高温度    ④加压       ⑤搅拌
(2)步骤II中加入ZnC03的作用是ZnCO3+2H+=Zn2++CO2↑+H2O、Fe3++3H2O=Fe(OH)3↓+3H+(用离子方程式表示),所得滤渣中的物质是Fe(OH)3、ZnCO3(写化学式).
(3)步骤IV还可以回收Na2SO4来制取Na2S及Na2SO4•10H20.
①等物质的量的Na2SO4和CH4在高温、催化剂条件下可以制取Na2S,化学反应方程式为Na2S04+CH4$\frac{\underline{\;\;\;高温\;\;\;}}{催化剂}$Na2S+2H2O+CO2
②已知Na2SO4•10H20.
及Na2SO4的溶解度随温度变化曲线如图2所示.从滤液中得到Na2SO4•10H20.
晶体的操作方法是蒸发浓缩,降温结晶,过滤.
(4)若步骤II加入的ZnCO3为bmol,步骤Ⅲ所得Cd为dmol,最后得到VL、物质的量浓度为cmol/L的Na2SO4溶液.则理论上所用锌灰中含有锌元素的质量为65(Vc-b-d)g.

分析 锌灰与硫酸反应得含有镉离子、锌离子、铁离子、亚铁离子等的溶液,加入双氧水将二价铁离子氧化为三价铁离子,用碳酸锌调节平衡pH使Fe(OH)3完全沉淀,过滤后得到含有镉离子、锌离子的滤液Ⅰ和滤渣Fe(OH)3、ZnCO3;步骤Ⅲ中加入锌,过滤后得溶液Ⅱ为硫酸锌溶液,硫酸锌溶液中加入硫化钠可得硫酸钠和硫化锌,
(1)根据有效化学反应速率的因素分析,如搅拌、适当升温、将废渣碾细成粉末、搅拌、多次浸取等都可提高锌灰的浸取率;
(2)用碳酸锌调节平衡pH使Fe(OH)3完全沉淀,根据上面的分析判断步骤Ⅱ所得滤渣的组成;
(3)①等物质的量的Na2S04和CH4在高温、催化剂条件下生成Na2S,根据元素守恒写出该化学反应方程式;
②根据溶解度随温度变化曲线分析从滤液中得到Na2SO4.10H2O的操作方法; 
(4)步骤Ⅲ所得Cd为d mol,则用于置换镉的锌的物质的量为d mol,硫酸钠的物质的量为:VL×c mol/L=cVmol,所以硫酸锌的物质的量为cVmol,根据锌元素守恒可知,样品中锌元素的物质的量,然后根据m=nM计算出锌灰中含有锌元素的质量.

解答 解:锌灰与硫酸反应得含有镉离子、锌离子、铁离子、亚铁离子等的溶液,加入双氧水将二价铁离子氧化为三价铁离子,用碳酸锌调节平衡pH使Fe(OH)3完全沉淀,过滤后得到含有镉离子、锌离子的滤液Ⅰ和滤渣Fe(OH)3、ZnCO3;步骤Ⅲ中可得Cd单质,为避免引入新的杂质,试剂b应为锌,过滤后得溶液Ⅱ为硫酸锌溶液,硫酸锌溶液中加入硫化钠可得硫酸钠和硫化锌,
(1)搅拌、适当升温、将废渣碾细成粉末、搅拌、多次浸取等都可提高锌灰的浸取率,故选①②③⑤;
(2)根据上面的分析可知,用碳酸锌调节平衡pH使Fe(OH)3完全沉淀,反应的离子方程式为ZnCO3+2H+=Zn2++CO2↑+H2O、Fe3++3H2O=Fe(OH)3↓+3H+,所以步骤Ⅱ所得滤渣为Fe(OH)3、ZnCO3
故答案为:ZnCO3+2H+=Zn2++CO2↑+H2O、Fe3++3H2O=Fe(OH)3↓+3H+;Fe(OH)3、ZnCO3
(3)①等物质的量的Na2S04和CH4在高温、催化剂条件下生成Na2S,根据元素守恒可知,该化学反应方程式为:Na2S04+CH4$\frac{\underline{\;\;\;高温\;\;\;}}{催化剂}$Na2S+2H2O+CO2
故答案为:Na2S04+CH4$\frac{\underline{\;\;\;高温\;\;\;}}{催化剂}$Na2S+2H2O+CO2
②根据溶解度随温度变化曲线可知,从滤液中得到Na2SO4.10H2O的操作方法是蒸发浓缩,降温结晶,过滤,
故答案为:蒸发浓缩,降温结晶,过滤; 
(4)步骤Ⅲ所得Cd为d mol,则用于置换镉的锌的物质的量为d mol,硫酸钠的物质的量为:VL×c mol/L=cVmol,所以硫酸锌的物质的量为cVmol,
根据锌元素守恒可知,样品中锌元素的物质的量为:cVmol-d mol-b mol,
所以锌灰中含有锌元素的质量为:65g/mol×(cVmol-d mol-b mol)=65(Vc-b-d)g,
故答案为:65(Vc-b-d)g.

点评 本题为工艺流程题,通过从废渣中制取硫化锌的工艺流程,考查了溶解平衡的移动、氧化还原方程式的书写、物质的分离等知识,熟悉物质的性质、明确流程是解题关键,试题侧重学生分析问题、解决问题能力的培养,题目难度中等.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

17.根据要求填空:
(1)根据所学知识和已有的生活经验,指出下列反应能自发进行的温度条件,并判断反应的△H,△S 是大于零还是小于零.
①2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)高温(“高温”或“低温”)自发
△H>0,△S>0(“>”或“<”)
②NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)低温(“高温”或“低温”)自发
△H<0,△S<0(“>”或“<”)
(2)已知在448℃时,反应H2(g)+I2(g)?2HI(g)的平衡常数为49,求下列化学方程式在该温度下的平衡常数.
①2HI(g)?H2(g)+I2(g)  K=$\frac{1}{49}$
②$\frac{1}{2}$H2(g)+$\frac{1}{2}$I2(g)?HI(g)  K=7.

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18.已知乙炔钠(NaC≡CH)在一定条件下可以和某些羰基发生加成反应:

工业上用丙酮为初始原料,通过与乙炔钠等物质反应,可以合成聚异戊二烯,请写出合成的各步反应式.

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17.FeCl2是一种常用的还原剂.有关数据如下:
C6H5Cl(氯苯)C6H4Cl2FeCl3FeCl2
溶解性不溶于水,易溶于苯不溶于C6H5Cl、C6H4Cl2、苯,易吸水.
熔点/℃-4553----
沸点/℃132173----
实验室可以用多种方法来制备无水FeCl2.回答下列问题:
I.按如图1装置用H2还原无水FeCl3制取.
(1)装置C的作用是干燥氢气;E中盛放的试剂是碱石灰;D中反应的化学方程式为H2+2FeCl3=2FeCl2+2HCl.
(2)温度控制不当,产品中含单质铁.检验产品中是否含铁的方案是取样,加入盐酸中,观察是否有气泡产生.

II.按如图2装置,在三颈烧瓶中放入162.5g无水氯化铁和225g氯苯,控制反应温度在128~139℃加热3h,反应接近100%.冷却,分离提纯得到粗产品.反应如下:2FeCl3+C6H5Cl→2FeCl2+C6H4Cl2+HCl
(3)该制取反应中,作还原剂的是C6H5Cl.
(4)反应温度接近或超过C6H5Cl的沸点,但实验过程中C6H5Cl并不会大量损失.原因是实验使用了冷凝回流装置.
(5)冷却实验装置,将三颈瓶内物质经过过滤、洗涤,干燥后,将得到粗产品.
①洗涤所用的试剂可以是苯;
②回收滤液中C6H5Cl的方案是蒸馏滤液,并收集132℃馏分.
(6)仅通过烧杯中的现象变化就可以监控氯化铁的转化率.若要监控氯化铁转化率达到或超过90%,则烧杯中加入的试剂可以是滴有酚酞且含18gNaOH的溶液.

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4.K3[Fe(C2O43]•3H2O〔三草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体〕是制备负载型活性铁催化剂的主要原料,也是一些有机反应很好的催化剂.图1是在实验室制备K3[Fe(C2O43]•3H2O的流程:

回答下列问题:
(1)步骤Ⅰ中加入稀硫酸的目的是抑制Fe2+水解.步骤Ⅱ中发生的主要化学反应为一可逆过程,其离子方程式为Fe2++H2C2O4?FeC2O4↓+2H+.常温下,该反应的平衡常数K=14.4[已知常温下:Ka1(H2C2O4)=5.6×10-2、Ka2(H2C2O4)=5.4×10-5、Ksp(FeC2O4)=2.1×10-7]
(2)下列试剂均可将FeC2O4氧化为K3[Fe(C2O43],最适宜作为“试剂a”的是c(填序号)
a.氯水b.酸性KMnO4溶液c. H2O2溶液d.稀硝酸
(3)使用托盘天平称量制得的K3[Fe(C2O43]•3H2O的质量.天平平衡时,右盘内砝码的总质量为20g.游码示数如图2所示,则制得晶体的质量为21.9g,该实验中K3[Fe(C2O43]•3H2O的产率为44.6%.(已知:K3[Fe(C2O43]•3H2O的相对分子质量为491,FeSO4•7H2O的相对分子质量为278)

(4)某研究小组将K3[Fe(C2O43〕在一定条件下加热分解后,利用图3所示装置(可重复使用)确认所得含碳元素的气体产物为CO和CO2.按气流从左到右的方向,装置的连接顺序为DCDBAD(填装置序号);确认气体产物中含CO的现象为A中黑色粉末变为红色,其后D中澄清石灰水变浑浊.

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14.铝鞣剂(主要成分为Al(OH)2Cl)主要用于鞣制皮革.利用铝灰(主要成分为Al、Al2O3、AlN、FeO等)制备铝鞣剂的一种工艺如图:

回答下列问题:
(1)气体A为NH3(填化学式).“水解”采用90℃而不在室温下进行的原因是加快AlN水解反应速率,降低NH3在水中的溶解度,促使NH3逸出.
(2)酸溶时使用的酸是盐酸(填名称).
(3)氧化时,发生反应的离子方程式为2Fe2++2H++ClO-═2Fe3++Cl-+H2O.
(4)除杂时产生废渣的主要成分为Fe(OH)3(填化学式),对其合理的处理方法是回收利用生成铁红.
(5)采用喷雾干燥而不用蒸发的原因是防止Al(OH)2Cl水解生成Al(OH)3
(6)准确称取所制备的铝鞣剂m g,将其置于足量硝酸中,待样品完全溶解后,加入足量AgNO3溶液,充分反应,过滤、洗涤、干燥得固体n g.则样品中Al(OH)2Cl的质量分数为$\frac{193n}{287m}$×100%(用含m、n的代数式表示).

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

1.钼酸钠晶体( Na2MoO4•2H2O)是一种无公害型冷却水系统的金属缓蚀剂.工业上利用钼精矿(主要成分是不溶于水的MoS2)制备钼酸钠的两种途径如图所示:

(1)NaClO的电子式是
(2)为了提高焙烧效率,除增大空气量外还可以采用的措施是充分粉碎或逆流焙烧
(3)途径I碱浸时发生反应的化学反应方程式为MoO3+CO32-=MoO42-+CO2
(4)途径Ⅱ氧化时发生反应的离子方程式为MoS2+9ClO-+6OH-=MoO42-+9Cl-+2SO42-+3H2O
(5)分析纯的钼酸钠常用四钼酸铵[(NH42MoO4]和氢氧化钠反应来制取,若将该反应产生的气体与途径I所产生的尾气一起通入水中,得到正盐的化学式是(NH42CO3或(NH42SO3
(6)钼酸钠和月桂酰肌氨酸的混合液常作为碳素钢的缓蚀剂.常温下,碳素钢在三种不同介质中的腐蚀速率实验结果如图:

①要使碳素钢的缓蚀效果最优,钼酸钠和月桂酰肌氨酸的浓度比应为1:1.
②当硫酸的浓度大于90%时,腐蚀速率几乎为零,原因是常温下浓硫酸具有强氧化性,会使铁钝化.
③试分析随着盐酸和硫酸浓度的增大,碳素钢在两者中腐蚀速率产生明显差异的主要原因是Cl-有利于碳素钢的腐蚀,SO42-不利于碳素钢的腐蚀.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

18.下列物质的用途利用了其还原性的是(  )
A.用金属铝进行铝热法炼铁B.用熟石灰中和土壤的酸性
C.用NaHCO3治疗胃酸过多D.用水玻璃制备硅胶和木材防火剂

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

19.FeCl3溶液常用于刻蚀印刷电路板,用于回收其中的Cu,某同学利用此原理设计出一个原电池.请回答下列问题
(1)请写出该原电池的总反应的离子方程式2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
(2)正极反应的电极方程式为2Fe3++2e-=2Fe2+
(3)实验过程中测得铜片质量减少了4.8g,则电路中转移电子的物质的量为0.15 mol
(4)请在方框内画出该电池的简单示意图,标出正负极及电解质溶液,可供选择的仪器和试剂:Zn、Cu、Fe、碳棒、烧杯、导线、FeCl3溶液、CuCl2溶液、FeCl2溶液.
(5)氢氧燃料电池,用KOH溶液作电解质溶液,发生2H2+O2$\frac{\underline{\;KOH溶液\;}}{\;}$2H2O;正极反应O2+4e-+2H2O═4OH-.则其负极发生的电极反应式为H2-2e-+2OH-═2H2O.
(6)C5H12也能形成燃料电池,请写出C5H12的同分异构体的结构简式:
已知其中一种烃的一氯代物只有1种同分异构体,写出该烃与氯气反应生成一氯代物的化学方程式C(CH34+Cl2$\stackrel{光照}{→}$(CH33CCH2Cl+HCl.

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