【题目】工业上常以闪锌矿(主要成分ZnS,含Fe、Cu、Cd等元素的杂质)为原料,通过火法或湿法炼锌,两种方法都是先将闪锌矿焙烧得到以ZnO为主要成分的焙砂,再分别制得锌。具体流程如下:
已知:
Fe3+ | Zn2+ | Cu2+ | Fe2+ | Cd2+ | |
开始沉淀的pH | 1.1 | 5.9 | 4.7 | 7.6 | 6.9 |
沉淀完全的pH | 3.2 | 8.1 | 6.7 | 9.6 | 9.7 |
(1)火法炼锌涉及的主要反应:
2C(s) + O2(g) = 2CO(g) H=﹣220 kJ· mol-1
2ZnS(s) + 3O2(g) = 2ZnO(s) + 2SO2(g) H=﹣930 kJ· mol-1
ZnO(s) + CO(g) = Zn(g) + CO2(g) H= +198 kJ· mol-1
则ZnS(s) + 2O2(g) + C(s) = Zn(g) +CO2(g) + SO2(g) 的H=_______________。
(2)湿法炼锌工艺中加入双氧水的目的是____________,调节pH的范围是________,滤渣1的成分是___________(写化学式),滤渣2的成分是___________(写化学式)。
(3)含锌废液是造成环境污染的重要原因之一。
①已知氢氧化锌和氢氧化铝性质相似。向电解后废液中加入稍过量的KOH溶液(假设其他物质不与碱反应),发生反应的离子方程式是_______________。
②一种生产锌的新技术碱浸—电解法的原理是:将ZnO溶于KOH溶液得到四羟基合锌酸钾[K2Zn(OH)4]溶液,再电解该溶液即获得金属锌。用石墨电极电解时阴极的反应式是___________。
【答案】﹣377 kJ· mol-1 氧化Fe2+生成Fe3+,便于形成沉淀除去 3.2 ≤ pH <5.9(或3.2 ≤ pH <4.7) Fe(OH)3、Cu(OH)2(对应后一个答案填Fe(OH)3) Cu、Zn、Cd Zn2++2OH-═Zn(OH)2↓、Zn(OH)2+2OH- ═[Zn(OH)4]2-或Zn2+ + 4OH- = [Zn(OH)4]2- [Zn(OH)4]2- + 2e- = Zn + 4OH-
【解析】
流程的目的是分别用湿法和火法,以闪锌矿(主要成分ZnS,含Cd、Fe、Cu等元素杂质)为原料冶炼锌单质,两种方法均先将闪锌矿加热焙烧,得到以ZnO为主要成分的焙砂,再分别经过两条路线得到单质锌,同时得到副产品。分析火法流程,ZnO和焦炭在1373K~1573K时反应,发生氧化还原反应,主要制得Zn(g)、Cd(g)和残渣,残渣则主要是Fe和Cu,将Zn(g)和Cd(g)冷凝得到粗锌和粗镉,经蒸馏得到99.9%的锌;
湿法流程,将ZnO用硫酸溶解制得溶液I,此时溶液中还含有Cu2+,Fe2+,Cd2+等,加入H2O2溶液氧化Fe2+为Fe3+,调节溶液pH,过滤可以将溶液和不溶于硫酸的残渣分离,可除去Fe3+,用Zn置换出溶液Ⅱ中的杂质元素Cd2+和Cu2+,同时可增加溶液中Zn的产量,通过过滤操作分离出的滤渣主要为Cd和Cu,溶液中主要含有Zn2+,再电解溶液制得99.99%的锌,以此解答该题。
(1)①2C(s)+O2(g)═2CO(g)△H1=-220kJmol-1
②2ZnS(s)+3O2(g)═2ZnO(s)+2SO2(g)△H2=-930kJmol-1
③ZnO(s)+CO(g)═Zn(g)+CO2(g)△H3=198kJmol-1
将方程式
(①+②+ 2③)/2 得ZnS(s)+C(s)+2O2(g)═Zn(g)+CO2(g)+2SO2(g),△H4=(-220-930+2x198)/2=-377.0kJ/mol ;
(2)加入H2O2溶液氧化Fe2+为Fe3+,调节溶液pH,过滤可以将溶液和不溶于硫酸的残渣分离,可除去Fe3+,生成Fe(OH)3,由表中数据可知pH应3.2 ≤ pH <5.9(或3.2 ≤ pH <4.7),如果3.2 ≤ pH <5.9这时一部分Cu(OH)2也会析出,对应的滤渣1的成分是 Fe(OH)3、Cu(OH)2如果pH3.2 ≤ pH <4.7,对应的滤渣1的成分是 Fe(OH)3用Zn置换出溶液Ⅱ中的杂质元素Cd2+和Cu2+,得到滤渣2为Zn、Cd、Cu;
(3)①已知氢氧化锌和氢氧化铝性质相似。向电解后废液中加入过量的KOH溶液,反应的离子方程式为Zn2++2OH-═Zn(OH)2↓、Zn(OH)2+2OH- ═[Zn(OH)4]2-或Zn2+ + 4OH- = [Zn(OH)4]2-;
②阴极发生还原反应,电极反应式为[Zn(OH)4]2-+2e-=Zn+4OH-。
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【题目】稀土资源素有“工业维生素”“新材料之母”之称,我国稀土储量世界第一。已知:金属铈(稀土元素)在空气中易氧化变暗,受热时燃烧,遇水很快反应(注:铈常见的化合价为和,氧化性:)。下列说法正确的是( )
A.铈溶于氢碘酸的化学方程式可表示为:
B.溶液与硫酸铁溶液混合,其离子方程式为:
C.铈元素如果要排在金属活动性顺序表中,其位置应靠近元素
D.金属保存时可以用水封来隔绝空气,防止被氧化
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【题目】一定温度下,将2molSO2和1molO2冲入10L恒温密闭容器中,发生反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)ΔH═-196kJ/mol,5min时达到平衡,测得反应放热166.6kJ。下列说法错误的是( )
A.0~5min内,用O2表示的平均反应速率υ(O2)═0.017mol·(L·min)-1
B.条件不变,起始时向容器中冲入4molSO2和2molO2,平衡时反应放热小于333.2kJ
C.若增大O2的浓度,则SO2的转化率增大
D.的值不变时,该反应达到平衡状态
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【题目】下表为元素周期表的一部分,①~⑩代表10种短周期元素。
请参照元素①~⑩在表中的位置,回答下列问题:
【1】表中属于金属元素的共有 种。
A.2B.3C.5D.8
【2】推测元素③和⑦的非金属性强弱
A.③>⑦B.③<⑦C.③=⑦D.不确定
【3】表中元素化学性质最不活泼的是
A.①B.④C.⑤D.⑩
【4】元素⑨在周期表中的位置为
A.第三周期第七主族B.第三周期第ⅦA族
C.第二周期第七副族D.第三周期第ⅦB族
【5】元素①、③和④形成的化合物
A.一定是共价化合物B.一定是离子化合物
C.可能是共价化合物也可能是离子化合物D.无法判断
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【题目】获取安全的饮用水成为人们关注的重要问题。回答下列问题:
(1)漂白粉常用于自来水消毒。工业上用氯气和石灰乳制取漂白粉的化学方程式为_________。实验室用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2 的反应装置如图所示,制备实验开始时先检查装置气密性,接下来的操作依次是_____________________(填下列序号)。
①往烧瓶中加入浓盐酸 ②加热 ③往烧瓶中加入MnO2粉末
(2)聚铁[Fe2(OH)n(SO4)3-0.5n]m是一种高效无机水处理剂,制备原理是调节Fe2(SO4)3溶液的pH,促进其水解制取。用铁的氧化物制取聚铁的流程如下:
①实验室配制2mol·L-1的稀硫酸250mL需98%的浓硫酸(ρ=1.84g·mL-1)_______mL,配制过程中应使用的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、量筒、________________________。
②步骤Ⅳ中发生反应的离子方程式为_______________。
③步骤Ⅴ中需将溶液加热到70~80 ℃的目的是________________。Ⅴ中溶液的pH影响聚铁中铁的质量分数,用pH试纸测定溶液pH的方法为_____________;若溶液的pH偏小,将导致聚铁中铁的质量分数__________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
(3)硬水易导致产生锅炉水垢[主要成分为CaCO3、Mg(OH)2、CaSO4],不仅会降低燃料的利用率,还会影响锅炉的使用寿命,造成安全隐患,因此要定期清除。清除时首先用饱和Na2CO3溶液浸泡水垢,发生CaSO4(s)+CO32-(aq) CaCO3(s)+SO42-(aq),该反应的平衡常数K =_______。然后再用醋酸溶解、水洗涤。已知:Ksp(CaSO4)=7.5×10-5、Ksp(CaCO3)=3.0×10-9。
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【题目】下列各对物质,互为同系物的是( )
A.CH3—CH=CH2与
B.与
C.CH3COOCH3与CH3CH2COOCH3
D.CH3CH2Cl与CH3CHCl—CH2Cl
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【题目】雌二醇和炔雌醇是两种雌激素用药,它们的结构简式如下,关于它们的说法不正确的是
A. 核磁共振氢谱峰数相同
B. 均能发生加成反应、取代反应、消去反应
C. 两种分子中所有碳原子不可能在同一个平面内
D. 可用FeCl3溶液鉴别
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【题目】有机物中,有一些分子式符合通式CnHn,如C2H2、C6H6等。
(1)关于这些有机物的说法中正确的是______(填字母)。
A.可能互为同系物 B.在空气中燃烧时火焰明亮且产生黑烟
C.一定能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D.等质量的这些有机物完全燃烧时耗氧量相同
(2)写出分子式C4H4且为链烃的有机物的结构简式:__________,它的一氯代物的同分异构体有________种。
(3)某有机物分子式为C8H8,且属于芳香烃,已知它可使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色,则该有机物的结构简为_____________。
(4)已知烯烃能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应,请写出与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应产物的结构简式:_____________。
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【题目】如图是研究铁被海水腐蚀的实验装置。图2中M是某种与铁片紧贴的金属,下列说法正确的是
A.图1铁片靠近烧杯底部的部分,腐蚀更严重
B.若M是锌片,可保护铁
C.若M是铜片,可保护铁
D.M是铜或是锌都不能保护铁,是因没有构成原电池
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