Question

【題目】鋅鋇白是一種白色顏料。工業(yè)上是由ZnSO4與BaS溶液混合而成：BaS＋ZnSO4＝ZnS↓＋BaSO4↓。請(qǐng)根據(jù)以下工業(yè)生產(chǎn)流程回答有關(guān)問題。

Ⅰ、ZnSO4溶液的制備與提純：

有關(guān)資料：a．菱鋅礦的主要成分是ZnCO3，含少量SiO2、FeCO3、Cu2(OH)2CO3等；

b．Zn(OH)2與Al(OH)3相似，能溶于過量的NaOH溶液生成Na2ZnO2。

（1）②中使用的氧化劑最好是下列的___（選填字母代號(hào)）。

A.Cl2 B.濃HNO3 C.KMnO4 D.H2O2

（2）為了達(dá)到綜合利用、節(jié)能減排的目的，上述流程步驟④中的CO2可以來自于步驟_____（選填①、②、③、⑤）。

（3）寫出步驟④后產(chǎn)生濾渣3的化學(xué)式______。

（4）與Al相似，Zn也能溶于NaOH溶液。寫出將Zn片和Cu片放入NaOH溶液中形成原電池的負(fù)極電極反應(yīng)式：______________________。

Ⅱ、BaS溶液的制備：

有關(guān)數(shù)據(jù)：Ba(s)＋S(s)＋2O2(g)＝BaSO4(s) ΔH1＝－1473.2 kJ·mol-1

C(s)＋O2(g)＝CO(g) ΔH2＝－110.5 kJ·mol-1

Ba(s)＋S(s)＝BaS(s) ΔH3＝－460 kJ·mol-1

（5）若煅燒還原的產(chǎn)物僅為BaS和CO，則其反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：______。

Ⅲ、制取鋅鋇白：

（6）如果生產(chǎn)流程步驟⑤硫酸過量，則ZnSO4與BaS溶液混合制取鋅鋇白產(chǎn)生的后果是___。

Answer 1

【答案】D ① Zn(OH)2 Zn－2e-＋4OH-=ZnO22-＋2H2O BaSO4(s) ＋4C(s)=BaS(s)＋4CO(g) ΔH＝＋571.2 kJ·mol-1 過量的酸與BaS溶液混合會(huì)產(chǎn)生有毒的H2S污染空氣，而且會(huì)降低鋅鋇白的產(chǎn)率

【解析】

根據(jù)菱鋅礦的主要成分，加入硫酸后，SiO2與硫酸不反應(yīng)，故濾渣1主要是SiO2，濾液1中的主要離子有Zn 2+、Fe2+、Cu2+，加入氧化劑，將Fe2+氧化成Fe3+，加入過量的NaOH溶液后Fe3+、Cu2+生成沉淀，由于Zn(OH)2與Al(OH)3相似，能溶于過量的NaOH溶液生成Na2ZnO2，所以濾液2的主要成分是Na2ZnO2，通入CO2與Na2ZnO2反應(yīng)生成的濾渣3是Zn(OH)2，濾液3主要是NaHCO3。

（1）為了不引入新的雜質(zhì)，氧化劑最好用H2O2，答案選D。

（2）步驟①中加入硫酸與ZnCO3、FeCO3、Cu2(OH)2CO3反應(yīng)生成的CO2可提供給步驟④使用，故選①。

（3）根據(jù)分析濾渣3是Zn(OH)2。

（4）Zn片和Cu片放入NaOH溶液中形成原電池Zn片作負(fù)極，與OH-溶液反應(yīng)生成ZnO22-，負(fù)極電極反應(yīng)式為：Zn－2e-＋4OH-=ZnO22-＋2H2O。

（5）對(duì)題給熱化學(xué)方程式編號(hào)

①Ba(s)＋S(s)＋2O2(g)=BaSO4(s) ΔH1=－1473.2 kJ·mol-1

②C(s)＋O2(g)=CO(g) ΔH2=－110.5 kJ·mol-1

③Ba(s)＋S(s)=BaS(s) ΔH3=－460 kJ·mol-1

若煅燒還原的產(chǎn)物僅為BaS和CO，化學(xué)方程式為：BaSO4(s) ＋4C(s)=BaS(s)＋4CO(g)，根據(jù)蓋斯定律，將③+②×4-①得，BaSO4(s) ＋4C(s)=BaS(s)＋4CO(g) ΔH=ΔH2×4+ΔH3-ΔH1=（－110.5kJ/mol）×4－460kJ/mol+1473.2kJ/mol=＋571.2 kJ·mol-1。

（6）如果生產(chǎn)流程步驟⑤硫酸過量的話，過量的酸與BaS溶液混合會(huì)產(chǎn)生有毒的H2S污染空氣，而且會(huì)降低鋅鋇白的產(chǎn)率。