4.由于金屬鋅本身的價(jià)值不高,在我國(guó)工業(yè)鋅廢料的回收利用率比較低.某課題組研究利用含少量銅、鐵的粗鋅制備硫酸鋅及相關(guān)物質(zhì)的資源綜合利用,其工藝流程圖(圖中加入的物質(zhì)均為足量)及有關(guān)數(shù)據(jù)如下:

物質(zhì)Fe(OH)3Cu(OH)2Zn(OH)2CuSZnS
Ksp4.0×10-385.0×10-202.0×10-168.5×10-451.2×10-23
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)固體A的主要成分是Fe(OH)3;加入固體B的主要作用是除去溶液Ⅱ中的Cu2+
(2)粗鋅中的銅與稀混酸溶液反應(yīng)的離子方程式為3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O.
(3)若溶液II中c(Cu2+)為0.05mol•L-1,則溶液II的pH≤5.
(4)若B是Zn,取8.320gC完全溶解于500mL 1mol•L-1稀硝酸中,共收集到2240mL氣體,再向所得溶液中加入NaOH溶液至剛好生成沉淀最多,此時(shí)所得沉淀質(zhì)量(m)的取值范圍是13.42;若B是另一種物質(zhì),取部分C于試管中,加入鹽酸后產(chǎn)生了有臭雞蛋味氣體,則該反應(yīng)的離子方程式為ZnS+2H+=H2S↑+Zn2+
(5)溶液III還可以與(NH42S溶液反應(yīng)制備ZnS,實(shí)際生產(chǎn)中選用(NH42S溶液而不是Na2S溶液作為反應(yīng)物,是因?yàn)楹笳咧频玫腪nS中會(huì)含有較多的Zn(OH)2雜質(zhì).

分析 利用含銅、鐵的粗鋅制備硫酸鋅:粗銅中銅、鐵和硫酸、硝酸反應(yīng),生成銅離子、鐵離子,根據(jù)Ksp可知,氫氧化銅比氫氧化鋅更難溶,向溶液中加入Zn(OH)2,得到沉淀A為Fe(OH)3,加入足量固體B,因B不同沉淀C成分不同,但濾液Ⅲ為硫酸鋅溶液,制備七水合硫酸鋅,防止結(jié)晶水失水,需冷卻結(jié)晶,過(guò)濾、洗滌、干燥,即得到較純凈的硫酸鋅晶體,
(1)根據(jù)以上分析解答;由分析可知要沉淀銅離子;
(2)Cu與硝酸反應(yīng)生成硝酸銅和NO、水;
(3)根據(jù)溶度積常數(shù)計(jì)算溶液中的氫氧根離子濃度,再計(jì)算pH;
(4)若B是Zn,則固體C為Zn和Cu的混合物,由關(guān)系式Zn、Cu~2e-~Zn2+、Cu2+~2OH-~Cu(OH)2、Zn(OH)2可知,固體增大的質(zhì)量為氫氧根離子的質(zhì)量;
(5)Na2S在溶液中水解顯堿性.

解答 解:利用含銅、鐵的粗鋅制備硫酸鋅:粗銅中銅、鐵和硫酸、硝酸反應(yīng),生成銅離子、鐵離子,根據(jù)Ksp可知,氫氧化銅比氫氧化鋅更難溶,向溶液中加入Zn(OH)2,得到沉淀A為Fe(OH)3,加入足量固體B,因B不同沉淀C成分不同,但濾液Ⅲ為硫酸鋅溶液,制備七水合硫酸鋅,防止結(jié)晶水失水,需冷卻結(jié)晶,過(guò)濾、洗滌、干燥,即得到較純凈的硫酸鋅晶體,
(1)由以上分析可知固體A的主要成分是Fe(OH)3,固體B可為氫氧化銅、氧化銅、硫化鋅或鋅等,用于除去溶液Ⅱ中的Cu2+
故答案為:Fe(OH)3;除去溶液Ⅱ中的Cu2+
(2)粗鋅中的銅與稀混酸溶液反應(yīng)的離子方程式為3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O,故答案為:3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O;
(3)若溶液Ⅱ中c(Cu2+)為0.05mol•L-1,由Ksp=5.0×10-20可知,c(OH-)=$\sqrt{\frac{5×1{0}^{-20}}{0.05}}$mol/L=1.0×10-9mol/L,則c(H+)=1.0×10-5mol/L,
所以pH≤5,
故答案為:5;
(4)若B是Zn,則固體C為Zn和Cu的混合物,取8.320gC完全溶解于500mL1mol•L-1稀硝酸中,共收集到2240mL氣體,即n(NO)=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol,轉(zhuǎn)移0.3mol電子,由關(guān)系式Zn、Cu~2e-~Zn2+、Cu2+~2OH-~Cu(OH)2、Zn(OH)2可知,總質(zhì)量為8.320g+0.3mol×17g/mol=13.42g,若固體B是另一種物質(zhì),取部分固體C于試管中,加入足量的鹽酸,有臭雞蛋氣味的氣體產(chǎn)生,氣體為硫化氫,該實(shí)驗(yàn)為制備硫酸鋅,則B應(yīng)為ZnS,固體C中含有ZnS和CuS,和鹽酸反應(yīng)生成硫化氫的物質(zhì)為硫化鋅,反應(yīng)為:ZnS+2H+=H2S↑+Zn2+
故答案為:13.42;ZnS+2H+=H2S↑+Zn2+;
(5)Na2S在溶液中水解顯堿性,所以制得的ZnS中會(huì)含有較多的Zn(OH)2;
故答案為:Zn(OH)2

點(diǎn)評(píng) 本題考查了利用含銅、鐵的粗鋅制備硫酸鋅的流程分析,側(cè)重于學(xué)生的分析、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算能力的考查,涉及氮的化合物、沉淀溶解平衡應(yīng)用、氧化還原等知識(shí),理清沉淀溶解平衡的有關(guān)計(jì)算是解本題關(guān)鍵,題目難度中等.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題

8.現(xiàn)有以下物質(zhì):
①NaCl晶體 ②純H2SO4 ③CaCO3固體 ④熔融KCl ⑤蔗糖 ⑥銅 ⑦SO2 ⑧KOH固體 ⑨液氧 ⑩稀硫酸
(1)以上物質(zhì)中能導(dǎo)電的是④⑥⑩.
(2)以上物質(zhì)中屬于電解質(zhì)的是①②③④⑧.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

15.工業(yè)上常利用含硫廢水生產(chǎn)Na2S2O3•5H2O,實(shí)驗(yàn)室可用如下裝置(略去部分加持儀器)模擬生成過(guò)程.

燒瓶C中發(fā)生反應(yīng)如下:
Na2S(aq)+H2O(l)+SO2(g)═Na2SO3(aq)+H2S(aq)   (I)
2H2S(aq)+SO2(g)═3S(s)+2H2O(l)                   (Ⅱ)
S(s)+Na2SO3(aq)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2S2O3(aq)                     (Ⅲ)
(1)儀器組裝完成后,關(guān)閉兩端活塞,向裝置B中的長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)注入液體至形成一段液注,若柱高度保持不變,則整個(gè)裝置氣密性良好.裝置D的作用是防止倒吸.裝置E中為NaOH溶液.
(2)裝置B的作用之一是觀察SO2的生成速率,其中的液體最好選擇c.
a.蒸餾水            b.飽和Na2SO3溶液   c.飽和NaHSO3溶液    d.飽和NaHCO3溶液
實(shí)驗(yàn)中,為使SO2緩慢進(jìn)入燒瓶C,采用的操作是控制滴加硫酸的速度.已知反應(yīng)(Ⅲ)相對(duì)較慢,則燒瓶C中反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)的現(xiàn)象是溶液變澄清(或渾濁消失).反應(yīng)后期可用酒精燈適當(dāng)加熱燒瓶A,實(shí)驗(yàn)室用酒精燈加熱時(shí)必須使用石棉網(wǎng)的儀器還有ad.
a.燒杯    b.蒸發(fā)皿      c.試管      d.錐形瓶
(3)反應(yīng)終止后,燒瓶C中的溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮即可析出Na2S2O3•5H2O,其中可能含有Na2SO3、Na2SO4等雜質(zhì).利用所給試劑設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),檢測(cè)產(chǎn)品中是否存在Na2SO4,簡(jiǎn)要說(shuō)明實(shí)驗(yàn)操作,現(xiàn)象和結(jié)論:取少量產(chǎn)品溶于足量稀鹽酸,靜置,取上層清液(或過(guò)濾,取濾液),滴入幾滴BaCl2溶液,若產(chǎn)生白色沉淀則說(shuō)明產(chǎn)品中含有Na2SO4,若沒(méi)有產(chǎn)生白色沉淀則說(shuō)明產(chǎn)品中不含Na2SO4
已知:
1.Na2S2O3•5H2O遇酸易分解:S2O32?+2H+=S↓+SO2↑+H2O
2.供選擇的試劑:稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

12.己二酸 是一種工業(yè)上具有重要意義的有機(jī)二元酸,在化工生產(chǎn)、有機(jī)合成工業(yè)、醫(yī)藥、潤(rùn)滑劑制造等方面都有重要作用,能夠發(fā)生成鹽反應(yīng)、酯化反應(yīng)等,并能與二元醇縮聚成高分子聚合物等,己二酸產(chǎn)量居所有二元羧酸中的第二位.實(shí)驗(yàn)室合成己二酸的反應(yīng)原理和實(shí)驗(yàn)裝置示意圖:
3+8HNO3→3+8NO↑+7H2O
可能用到的有關(guān)數(shù)據(jù)如表:
物資密度(20℃)熔點(diǎn)沸點(diǎn)溶解性相對(duì)分子質(zhì)量
環(huán)己醇0.962g/cm325.9℃160.8℃20℃時(shí)水中溶解度3.6g,可混溶于乙醇、苯100
己二酸1.36g/cm3152℃337.5℃在水中的溶解度:15℃時(shí)1.44g,25℃時(shí)2.3g,易溶于乙醇,不溶于苯.146
實(shí)驗(yàn)步驟如下;
I、在三口燒瓶中加入16mL 50%的硝酸(密度為1.31g/cm3),再加入1~2粒沸石,滴液漏斗中盛放有5.4mL環(huán)己醇.
II、水浴加熱三口燒瓶至50℃左右,移去水浴,緩慢滴加5~6滴環(huán)己醇,搖動(dòng)三口燒瓶,觀察到有紅棕色氣體放出時(shí)再慢慢滴加剩下的環(huán)己醇,維持反應(yīng)溫度在60℃~65℃之間.
III、當(dāng)環(huán)己醇全部加入后,將混合物用80℃~90℃水浴加熱約10min(注意控制溫度),直至無(wú)紅棕色氣體生成為止.
IV、趁熱將反應(yīng)液倒入燒杯中,放入冰水浴中冷卻,析出晶體后過(guò)濾、洗滌得粗產(chǎn)品.
V、粗產(chǎn)品經(jīng)提純后稱(chēng)重為5.7g.
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)儀器b的名稱(chēng)為球形冷凝管(或冷凝管).
(2)向三口燒瓶中滴加環(huán)己醇時(shí),要控制好環(huán)己醇的滴入速率,防止反應(yīng)過(guò)于劇烈導(dǎo)致溫度迅速上升,否則.可能造成較嚴(yán)重的后果,試列舉一條可能產(chǎn)生的后果:
反應(yīng)液暴沸沖出冷凝管;放熱過(guò)多可能引起爆炸;產(chǎn)生的NO2氣體來(lái)不及被堿液吸收而外逸到空氣中.
(3)已知用NaOH溶液吸收尾氣時(shí)發(fā)生的相關(guān)反應(yīng)方程式為:
2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O    NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O;如果改用純堿溶液吸收尾氣時(shí)也能發(fā)生類(lèi)似反應(yīng),則相關(guān)反應(yīng)方程式為:
2NO2+Na2CO3=NaNO2+NaNO3+CO2、NO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+CO2
(4)為了除去可能的雜質(zhì)和減少產(chǎn)品損失,可分別用冰水和苯洗滌晶體.
(5)粗產(chǎn)品可用重結(jié)晶 法提純(填實(shí)驗(yàn)操作名稱(chēng)).本實(shí)驗(yàn)所得到的己二酸產(chǎn)率為75%.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

19.氯苯是重要的有機(jī)化工產(chǎn)品,是染料、醫(yī)藥、有機(jī)合成的中間體,工業(yè)上常用“間歇法”制。磻(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)裝置圖(加熱裝置都已略去)如下:

已知:氯苯為無(wú)色液體,沸點(diǎn)132.2℃,常溫下不與氫氧化鈉溶液反應(yīng).
回答下列問(wèn)題:
(1)A反應(yīng)器是利用實(shí)驗(yàn)室法制取氯氣,中空玻璃管B的作用是平衡氣壓.冷凝管中冷水應(yīng)從a(填“a”或“b”)處通入.
(2)把干燥的氯氣通入裝有干燥苯的反應(yīng)器C中(內(nèi)有相當(dāng)于苯量1%的鐵屑作催化劑),加熱維持反應(yīng)溫度在40~60℃為宜,溫度過(guò)高會(huì)生成二氯苯.
①對(duì)C加熱的方法是c(填序號(hào)).
a.酒精燈加熱     b.酒精噴燈加熱      c.水浴加熱
②D出口的氣體成分有HCl、苯蒸汽和氯氣.
(3)C反應(yīng)器反應(yīng)完成后,工業(yè)上要進(jìn)行水洗、堿洗及食鹽干燥,才能蒸餾.堿洗之前要水洗的目的是洗去部分無(wú)機(jī)物,同時(shí)減少堿的用量,節(jié)約成本.寫(xiě)出用10%氫氧化鈉堿洗時(shí)可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式:FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaCl;HCl+NaOH=NaCl+H2O(寫(xiě)兩個(gè)即可).
(4)上述裝置圖中A、C反應(yīng)器之間,需要增添一個(gè)U形管,其內(nèi)置物質(zhì)是五氧化二磷或氯化鈣.
(5)工業(yè)生產(chǎn)中苯的流失情況如下:
項(xiàng)目二氯苯尾氣不確定苯耗流失總量
苯流失量(kg/t)1324.951.389.2
則1t苯可制得成品為$\frac{(1-0.0892)×112.5}{78}$t(只要求列式).

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

9.NaCN為劇毒無(wú)機(jī)物.某興趣小組查資料得知,實(shí)驗(yàn)室里的NaCN溶液可使用Na2S2O3溶液進(jìn)行解毒銷(xiāo)毀,他們開(kāi)展了以下三個(gè)實(shí)驗(yàn),請(qǐng)根據(jù)要求回答問(wèn)題:
實(shí)驗(yàn)Ⅰ.硫代硫酸鈉晶體(Na2S2O3•5H2O)的制備:
已知Na2S2O3•5H2O對(duì)熱不穩(wěn)定,超過(guò)48℃即開(kāi)始丟失結(jié)晶水.現(xiàn)以Na2CO3和Na2S物質(zhì)的量之比為2:1的混合溶液及SO2氣體為原料,采用如圖裝置制備N(xiāo)a2S2O3•5H2O.
(1)將Na2S和Na2CO3按反應(yīng)要求的比例一并放入三頸燒瓶中,注入150mL蒸餾水使其溶解,在蒸餾燒瓶中加入Na2SO3固體,在分液漏斗中注入C(填以下選擇項(xiàng)的字母),并按如圖安裝好裝置,進(jìn)行反應(yīng).
A.稀鹽酸         B.濃鹽酸
C.70%的硫酸     D.稀硝酸
(2)pH小于7會(huì)引起Na2S2O3溶液的變質(zhì)反應(yīng),會(huì)出現(xiàn)淡黃色混濁.反應(yīng)約半小時(shí),當(dāng)溶液pH接近或不小于7時(shí),即可停止通氣和加熱.如果通入SO2過(guò)量,發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為Na2S2O3+SO2+H2O=2NaHSO3+S↓;
(3)從上述生成物混合液中獲得較高產(chǎn)率Na2S2O3•5H2O的歩驟為:
[反應(yīng)混合液加活性炭脫色]$\stackrel{操作①}{→}$[濾液]$\stackrel{操作②}{→}$ $\stackrel{操作③}{→}$[粗晶體],為減少產(chǎn)品的損失,操作①為趁熱過(guò)濾,其目的是趁熱是為了防止晶體在過(guò)濾的過(guò)程中在漏斗中析出導(dǎo)致產(chǎn)率降低;過(guò)濾是為了除去活性炭、硫等不溶性雜質(zhì);操作②是蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶;操作③是抽濾、洗滌、干燥.
Ⅱ.產(chǎn)品純度的檢測(cè):
(4)已知:Na2S2O3•5H2O的摩爾質(zhì)量為248g/mol;2Na2S2O3+I2═2NaI+Na2S4O6.取晶體樣品a g,加水溶解后,滴入幾滴淀粉溶液,用0.010mol/L碘水滴定到終點(diǎn)時(shí),消耗碘水溶液v mL,則該樣品純度是$\frac{0.496v}{m}$%;
(5)滴定過(guò)程中可能造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏低的是BD;
A.錐形瓶未用Na2S2O3溶液潤(rùn)洗 B.錐形瓶中溶液變藍(lán)后立刻停止滴定,進(jìn)行讀數(shù)
C.滴定終點(diǎn)時(shí)仰視讀數(shù)     D.滴定管尖嘴內(nèi)滴定前無(wú)氣泡,滴定終點(diǎn)發(fā)現(xiàn)氣泡
Ⅲ.有毒廢水的處理:
(6)興趣小組的同學(xué)在采取系列防護(hù)措施及老師的指導(dǎo)下進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn):
向裝有2mL 0.1mol/L 的NaCN溶液的試管中滴加2mL 0.1mol/L 的Na2S2O3溶液,兩反應(yīng)物恰好完全反應(yīng),但無(wú)明顯現(xiàn)象,取反應(yīng)后的溶液少許滴入盛有10mL 0.1mol/L FeCl3溶液的小燒杯,溶液呈現(xiàn)血紅色,請(qǐng)寫(xiě)出Na2S2O3解毒的離子反應(yīng)方程式CN-+S2O32-=SCN-+SO32-

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

16.乙醛在518℃時(shí)經(jīng)途徑Ⅰ或途徑Ⅱ分解為甲烷和一氧化碳,如圖所示是兩途徑的能量變化曲線示意圖.下列敘述中,錯(cuò)誤的是( 。
A.在其他條件不變時(shí),途徑Ⅰ與途徑Ⅱ中乙醛的轉(zhuǎn)化率相同
B.途徑Ⅱ是加入催化劑時(shí)能量變化曲線,且催化劑是I2
C.途徑Ⅰ與途徑Ⅱ的焓變(△H)相同
D.加入催化劑將增大正反應(yīng)速率,降低逆反應(yīng)速率

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題

13.實(shí)驗(yàn)室需要配制480m L 1mol/L H2SO4溶液,需要質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%,密度為1.84g/cm3的濃H2SO427.2mL(保留一位小數(shù))

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

14.已知反應(yīng)2A(g)?B(g)+3C(g)平衡后,測(cè)得混合氣體相對(duì)氫氣的密度為8.5,則A氣體的相對(duì)分子質(zhì)量可能是( 。
A.8.5B.17C.22D.34

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同步練習(xí)冊(cè)答案