利用含铜、铁的粗锌制备硫*锌及相关物质。工艺流程图及有关数据如下:物质Cu(OH)2Zn(OH)2Fe(OH)...
问题详情:
利用含铜、铁的粗锌制备硫*锌及相关物质。工艺流程图及有关数据如下:
物质 | Cu(OH)2 | Zn(OH)2 | Fe(OH)3 | ZnS | CuS |
Ksp | 5.0×10-20 | 2.0×10-16 | 4.0×10-38 | 1.2×10-23 | 8.5×10-45 |
请回答下列问题:
(1)粗锌中的铜与混*的稀溶液反应的化学方程式为__________________________,图中处理气体X要能够体现绿*化学思想,还需补充气体______(填化学式)。
(2)若溶液I中c(Cu2+)为0.05mol·L-1,则溶液II中c(Fe3+)>____mol·L-1。
(3)若固体A是Zn,取9.61 g固体C溶解于足量的500mL 2 mol·L-1稀**中,共收集到标准状况下2.24L的气体,向所得溶液中加入2 mol·L-1 NaOH溶液,则当生成沉淀最多时,沉淀的质量为_____g;若固体A是另一种物质,取部分固体C于试管中,加入盐*产生有臭鸡蛋味气体,则该反应的离子方程式为________________________。
(4)溶液Ⅲ经过蒸发浓缩、____________、过滤、洗涤、干燥,即得到较纯净的硫*锌晶体;溶液还可以制备ZnS,实际选择的是(NH4)2S溶液而不是Na2S溶液作为反应物,理由是后者制得的ZnS含有较多的杂质,则该杂质是____________(填化学式)。
(5)金属锌常用作**干电池的负极,干电池不使用时,由于负极与电解质溶液接触而发生自放电反应:2NH4++Zn=2NH3+H2↑+Zn2+,造成电量自动减少。写出铅蓄电池不使用时,其正极上发生自放电的化学方程式__________________________。
【回答】
【*】 (1). (3Cu+2HNO3(稀)+3H2SO4=3CuSO4+2NO↑+4H2O (2). O2 (3). 4.0×10-11 (4). 14.71 (5). 2H++ZnS=H2S↑+Zn2+ (6). 冷却结晶 (7). Zn(OH)2 (8). 2PbO2+2H2SO4=2PbSO4+O2↑+2H2O
【解析】
试题分析:(1)粗锌中的铜与混*的稀溶液反应,铜被氧化成+2价的铜离子,**被还原成+2价的一氧化氮,反应为3Cu+2HNO3(稀)+3H2SO4=3CuSO4+2NO↑+4H2O。气体X为一氧化氮,补充氧气在溶液中可发生4NO+O2+2H2O=4HNO3,全部转化成**循环使用,能够体现绿*化学思想;
(2)固体B为*氧化铜沉淀,固体C含*氧化铁沉淀,若溶液I中c(Cu2+)为0.05mol•L-1,根据c(Cu2+)×c2(OH-)>Ksp[Cu(OH)2[,c2(OH-)=5×10−20/5×10−2,c(OH-)=1×10-9mol/L,要得到固体*氧化铁根据c(Fe3+)×c3(OH-)>Ksp[Fe(OH)3],c(Fe3+)>4×10−16/(1×10−9)3=4×10-11mol/L;
(3)若固体A是Zn,取9.61g固体C溶解于足量的500mL2mol•L-1稀**中,而最终为*氧化物,故沉淀质量为金属质量加上金属阳离子结合*氧根质量,*氧根物质的量与金属失电子物质的量相等,而电子与**根结合生成NO,故有*氧根物质的量为=0.3mol,所以总质量为9.61g+0.3mol×17g/mol=14.71g;若固体A是另一种物质,取部分固体C于试管中,加入足量的盐*,有臭鸡蛋气味的气体产生,气体为硫化*,该实验为制备硫*锌,所以阳离子为锌,*离子为硫,和盐*反应生成硫化*的物质为硫化锌,反应为2H++ZnS=H2S↑+Zn2+;
(4)溶液Ⅲ为硫*锌溶液,制备七水合硫*锌,防止结晶水失水,需冷却结晶,溶液Ⅲ还可以制备ZnS,实际选择的是(NH4)2S溶液,铵根离子水解抑制锌离子水解,因*氧化锌的Ksp小于硫化锌,用Na2S溶液作为反应物,制得的ZnS含有较多的杂质Zn(OH)2;
(5)铅蓄电池放电时,Pb作负极、PbO2作正极,负极上Pb失电子与硫*根离子结合生成PbSO4,反应式为Pb+SO42--2e-=PbSO4,正极上PbO2得电子和硫*根、*离子反应生成PbSO4和H2O,正极反应式为:2PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O+O2↑,铅蓄电池不使用时,正极PbO2与硫*发生还原反应,Pb(+4→+2),O(-2→0),发生氧化还原反应的方程式为2PbO2+2H2SO4=2PbSO4+O2↑+2H2O。
考点:考查物质制备工艺流程图分析
知识点:金属元素的单质及其化合物
题型:综合题
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