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3.锌浮渣主要含Zn、ZnO、SiO2、Fe2+、Cd2+、Mn2+,又知Zn和Al,ZnO和Al2O3具有相似的性质.工业上常用锌浮渣为原料通过控制条件逐一除去杂质以制备超细活性氧化锌,其工艺流程如下:

(1)锌浮渣利用硫酸浸出后,将滤渣1进行再次浸出,其目的是提高锌元素的总浸出率. 该过程的反应方程式有Zn+2H+=Zn2++H2↑,ZnO+2H+=Zn2++H2O.
(2)净化1是为了将Mn2+转化为MnO2而除去,写出该反应的离子方程式:Mn2++S2O82-+2H2O=MnO2↓+2SO42-+4H+
(3)90℃时,净化2溶液中残留铁的浓度受pH影响如图2所示.pH较小时,虽有利于Fe2+转化为Fe3+,但残留铁的浓度仍高于pH为3~4时的原因是H+抑制Fe3+水解.
(4)滤渣3的主要成分为Cd(填化学式).
(5)碳化在50℃进行,“前驱体”的化学式为ZnCO3•2Zn(OH)2•H2O,写出碳化过程生成“前驱体”的化学方程式:3ZnSO4+6NH4HCO3=ZnCO3•2Zn(OH)2•H2O↓+3(NH42SO4+5CO2↑;碳化时所用NH4HCO3的实际用量为理论用量的1.1倍,其原因一是为了使Zn2+充分沉淀,二是碳酸氢铵受热分解损失或NH4HCO3消耗H+,避免H+浓度过大溶解ZnCO3•2Zn(OH)2•H2O.

分析 锌浮渣主要含Zn、ZnO、SiO2、Fe2+、Cd2+、Mn2+,加入稀硫酸浸出过滤,得到滤渣Ⅰ为SiO2 ,净化Ⅰ加入(NH42S2O8溶液,PH=5.4是为了将Mn2+转化为MnO2而除去,过滤得到滤渣Ⅱ为MnO2,滤液在加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子,调节溶液PH沉淀铁离子生成FeOOH,过滤得到滤液中加入锌置换铬,过滤得到的金属位Cd,滤液中加入碳酸氢铵碳化,得到硫酸铵和二氧化碳及“前躯体”的化学式为ZnCO3•2Zn(OH)2•H2O,制备得到超细活性氧化锌;
(1)滤渣Ⅰ进行再次浸出的目的是提高锌元素的浸出率;锌浮渣主要含Zn、ZnO、SiO2、Fe2+、Cd2+、Mn2+,加入稀硫酸浸出过滤发生的反应为:Zn、ZnO和硫酸发生的反应;
(2)(NH42S2O8溶液,PH=5.4是为了将Mn2+转化为MnO2而除去,发生氧化还原反应;
(3)依据铁离子水解显酸性分析,氢离子浓度大有利于抑制铁离子的水解;
(4)上述分析可知滤渣3为被还原出的Cd;
(5)依据“前躯体”的化学式为ZnCO3•2Zn(OH)2•H2O,结合反应物为硫酸锌和碳酸氢铵,利用原子守恒配平书写化学方程,碳化时所用NH4HCO3的实际用量为理论用量的1.1倍,其原因一是为了使Zn2+充分沉淀,碳酸氢铵受热分解损失.

解答 解:由工业生产流程可知,锌浮渣主要含Zn、ZnO、SiO2、Fe2+、Cd2+、Mn2+,加入稀硫酸浸出过滤,得到滤渣Ⅰ为SiO2 ,净化Ⅰ加入(NH42S2O8溶液,PH=5.4是为了将Mn2+转化为MnO2而除去,过滤得到滤渣Ⅱ为MnO2,滤液在加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子,调节溶液PH沉淀铁离子生成FeOOH,过滤得到滤液中加入锌置换铬,过滤得到的金属位Cd,滤液中加入碳酸氢铵碳化,得到硫酸铵和二氧化碳及“前躯体”的化学式为ZnCO3•2Zn(OH)2•H2O,制备得到超细活性氧化锌;
(1)锌浮渣利用硫酸浸出后,滤渣Ⅰ进行再次浸出的目的是提高锌元素的浸出率,Zn、ZnO和硫酸发生的反应的化学方程式为:Zn+2H+=Zn2++H2↑,ZnO+2H+=Zn2++H2O
故答案为:提高锌元素的总浸出率;Zn+2H+=Zn2++H2↑,ZnO+2H+=Zn2++H2O;
(2)(NH42S2O8溶液具有氧化性,在PH=5.4时是为了将Mn2+转化为MnO2而除去,发生氧化还原反应,反应的离子方程式为:Mn2++S2O82-+2H2O=MnO2↓+2SO42-+4H+
故答案为:Mn2++S2O82-+2H2O=MnO2↓+2SO42-+4H+
(3)90℃时,净化2溶液中残留铁的浓度受pH影响如图2pH值较小时,虽有利于Fe2+转化为Fe3+,但残留铁的浓度仍高于pH为3~4时的原因是,依据铁离子水解显酸性可知,氢离子浓度大有利于抑制铁离子的水解;
故答案为:H+抑制Fe3+水解;
(4)上述分析可知发生Zn+Cd2+=Zn2++Cd,滤渣3为被还原出的Cd,故答案为:Cd;
(5)“前躯体”的化学式为ZnCO3•2Zn(OH)2•H2O,结合反应物为硫酸锌和碳酸氢铵,滤液中加入碳酸氢铵碳化,得到硫酸铵和二氧化碳及“前躯体”的化学式为ZnCO3•2Zn(OH)2•H2O,利用原子守恒配平书写化学方程为:3ZnSO4+6NH4HCO3=ZnCO3•2Zn(OH)2•H2O↓+3(NH42SO4+5CO2↑,碳化时所用NH4HCO3的实际用量为理论用量的1.1倍,其原因一是为了使Zn2+充分沉淀,碳酸氢铵受热分解损失或NH4HCO3消耗H+,避免H+浓度过大溶解ZnCO3•2Zn(OH)2•H2O,
故答案为:3ZnSO4+6NH4HCO3=ZnCO3•2Zn(OH)2•H2O↓+3(NH42SO4+5CO2↑;碳酸氢铵受热分解损失或NH4HCO3消耗H+,避免H+浓度过大溶解ZnCO3•2Zn(OH)2•H2O.

点评 本题考查了物质提纯和分离的工业制备流程分析判断,实验过程的分析应用,主要是物质性质的理解应用,掌握基础是关键,题目难度中等.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

13.某校化学小组学生利用下图所列装置进行“铁与水反应”的实验,并检验产生气体.(图中夹持及尾气处理装置均已略去)

(1)装置B中发生反应的化学方程是3Fe+4H2O(g)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe3O4+4H2
(2)装置E中 的 现 象是红色的粉末变成黑色,管壁产生水珠.
(3)停止反应,待B管冷却后,取其中的固体,加入过量稀盐酸充分反应,过滤.简述检验滤液中Fe3+的操作方法:取少量滤液于试管中,滴入几滴KSCN溶液,观察溶液是否变红色.
(4)较为简便检验产生的气体方法是:将C处导管插入肥皂液中观察是否有肥皂泡生成.

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

14.可用图示装置制取少量乙酸乙酯(部分图中均已略去).请填空:
(1)试管a中反应的化学方程式:CH3COOH+CCH3CH2OH$?_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$CH3COOCH2CH3+H2O.
(2)试管b中盛放的试剂是饱和碳酸钠溶液.
(3)为防止a中的液体在实验时发生暴沸,
在加热前应采取的措施是加入几粒沸石
(4)试管b中导管未伸入液面下的原因是防止倒吸
(5)反应过程中,可观察到b中的现象是溶液分为两层,有香味.反应结束后,振荡试管b,静置.观察到的现象是b溶液分层,上层是透明的油状液体.

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

11.
己二酸 是一种工业上具有重要意义的有机二元酸,在化工生产、有机合成工业、医药、润滑剂制造等方面都有重要作用,能够发生成盐反应、酯化反应等,并能与二元醇缩聚成高分子聚合物等,己二酸产量居所有二元羧酸中的第二位.实验室合成己二酸的反应原理和实验装置示意图如图:

可能用到的有关数据如下:
物质密度(20℃)熔点沸点溶解性相对分子质量
环己醇0.962g/cm325.9℃160.8℃20℃时水中溶解度3.6g,可混溶于乙醇、苯100
乙二酸1.36g/cm3152℃337.5℃在水中的溶解度:15℃时,1.44g,25℃时2.3g,易溶于乙醇,不溶于苯146
实验步骤如下;
I、在三口烧瓶中加入16mL 50%的硝酸(密度为1.31g/cm3),再加入1~2粒沸石,滴液漏斗中盛放有5.4mL环己醇.
II、水浴加热三口烧瓶至50℃左右,移去水浴,缓慢滴加5~6滴环己醇,摇动三口烧瓶,观察到有红棕色气体放出时再慢慢滴加剩下的环己醇,维持反应温度在60℃~65℃之间.
III、当环己醇全部加入后,将混合物用80℃~90℃水浴加热约10min(注意控制温度),直至无红棕色气体生成为止.
IV、趁热将反应液倒入烧杯中,放入冰水浴中冷却,析出晶体后过滤、洗涤得粗产品.V、粗产品经提纯后称重为5.7g.
请回答下列问题:
(1)仪器b的名称为球形冷凝管(或冷凝管).
(2)向三口烧瓶中滴加环己醇时,要控制好环己醇的滴入速率,防止反应过于剧烈导致温度迅速上升,否则.可能造成较严重的后果,试列举一条可能产生的后果:反应液暴沸冲出冷凝管;放热过多可能引起爆炸,产生的二氧化氮气体来不及被碱液吸收而外逸到空气中.
(3)已知用NaOH溶液吸收尾气时发生的相关反应方程式为:2NO2+2NaOH═NaNO2+NaNO3+H2O,NO+NO2+2NaOH═2NaNO2+H2O;如果改用纯碱溶液吸收尾气时也能发生类似反应,则相关反应方程式为:2NO2+Na2CO3═NaNO2+NaNO3+CO2、NO+NO2+Na2CO3═2NaNO2+CO2
(4)为了除去可能的杂质和减少产品损失,可分别用冰水和苯洗涤晶体.
(5)粗产品可用重结晶 法提纯(填实验操作名称).本实验所得到的己二酸产率为75%.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

18.某工业废水中含有CN-和Cr2O72-等离子,需经污水处理达标后才能排放,污水处理厂拟用下列流程进行处理,回答下列问题:

(1)步骤②中,CN-被ClO-氧化为CNO-的离子方程式为:CN-+ClO-═CNO-+Cl-
(2)步骤③的反应为S2O32-+Cr2O72-+H+-→SO42-+Cr3++H2O(未配平),则每消耗0.4mol Cr2O72-转移2.4mol e-
(3)含Cr3+废水可以加入熟石灰进一步处理,目的是调节废水pH,使其转化成Cr(OH)3沉淀除去.
(4)在25℃下,将a mol•L-1的NaCN溶液与0.01mol•L-1的盐酸等体积混合,反应后测得溶液pH=7,则a>0.01(填“>”、“<”或“=”);用含a的代数式表示HCN的电离常数Ka=(100a-1)×10-7 mol•L-1
(5)取工业废水水样于试管中,加入NaOH溶液观察到有蓝色沉淀生成,继续加至不再产生蓝色沉淀为止,再向溶液中加入足量Na2S溶液,蓝色沉淀转化成黑色沉淀.该过程中反应的离子方程是:Cu2++2OH-═Cu(OH)2↓,Cu(OH)2(s)+S2-(aq)═CuS(s)+2OH-(aq).

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

8.中和热是(  )
A.酸和碱反应生成1mol水时所放出的热
B.1mol酸和1mol碱反应生成盐和水时所放出的热
C.强酸稀溶液和强碱稀溶液反应生成1mol液态水时所放出的热
D.稀Ba(OH)2和稀H2SO4完全反应生成1mol水时所放出的热

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

15.亚硝酸钠是重要的防腐剂.某化学兴趣小组以碳和浓硝酸为起始原料,设计如下装置利用一氧化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠.(夹持装置和A中加热装置已略,气密性已检验),
查阅资料:
①HNO2为弱酸,室温下存在反应3HNO2=HNO3+2NO↑+H2O;
②在酸性溶液中,NO2-可将MnO4-还原为Mn2+
③NO不与碱反应,可被酸性KMnO4溶液氧化为硝酸

实验操作:①关闭弹簧夹,打开A中分液漏斗活塞,滴加一定量浓硝酸,加热;
②一段时间后停止加热;
③从C中取少量固体,检验是否是亚硝酸钠.
回答下列问题:
(1)装置中仪器a的名称为分液漏斗;D装置的作用是除去未反应的NO,防止污染空气.
(2)A中反应的化学方程式是C+4HNO3(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+4NO2↑+2H2O;C中反应生成NaNO2的化学方程式是2NO+Na2O2=2NaNO2
(3)检验C中产物有亚硝酸钠的正确操作是b
a.取少量生成物溶于水充分振荡,滴加酚酞试液,若溶液变红,则含有NaNO2
b.取少量生成物溶于稀硫酸,若产生无色气体并在液体上方变为红棕色,则含有NaNO2
(4)经检验C产物中亚硝酸钠含量较少.
①甲同学认为C中产物不仅有亚硝酸钠,还可能有其它固体物质.为排除干扰,甲在B、C装置间增加装置E,E中盛放的试剂应是碱石灰(写名称).
②乙同学认为除上述干扰因素外,还会有空气参与反应导致产品不纯,所以在实验操作①前应增加一步操作,该操作是打开弹簧夹,通入N2一段时间.
(5)NaNO2有毒,国家规定肉制品中NaNO2含量不能超过30mg/kg.从1000g隔夜熟肉中提取NaNO3与NaNO2后,配成溶液,再用0.00500mol/L的高锰酸钾(酸性)溶液滴定,消耗高锰酸钾溶液16.00mL,由此计算隔夜熟肉中NaNO2的含量是13.8mg/kg.

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

12.维生素C的结构简式是,分子式为C6H8O6;其中的-OH叫羟基(填官能团名称).在维生素C溶液中滴入少量蓝色的含有淀粉的碘水,可观察到的现象是蓝色褪去,说明维生素C有还原性(填氧化性或还原性).

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科目:高中化学 来源: 题型:计算题

13.用KMnO4氧化一定体积密度为1.19g/cm3,溶质质量分数为36.5%的 盐酸.反应方程式如下:2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
(1)用双线桥法分析该反应(只需标出电子得失的方向和数目)
(2)15.8g KMnO4参加反应能消耗多少摩尔HCl?
(3)产生的Cl2在标准状况下的体积为多少升?

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同步练习册答案