Question

【題目】In是第5周期ⅢA的元素；In2O3是一種透明的導電材料，可運用于觸控屏、液晶顯示器等高科技領域；利用水銦礦（主要成分In(OH)3），制備In2O3的工藝流程如下：

(1)寫出水銦礦被硫酸酸溶的離子方程式：_____________________________。

(2)從硫酸銦溶液中制備硫酸銦晶體的實驗步驟：___、___、過濾、洗滌和干燥。

(3)提純粗銦的方法和銅的精煉原理相似，則粗銦為___（填“陰極”、“陽極”），寫出陰極的電極反應式___________________________________。

(4)完成下列化學方程式：___In(NO3)3___In2O3+___↑+___↑。

(5)高純銦和濃硝酸反應過程中產生的NO2氣體可以被Na2O2直接吸收，則標準狀況下672mLNO2可以被___gNa2O2吸收。

Answer 1

【答案】In(OH)3+3H+＝In3++3H2O 蒸發(fā)濃縮 冷卻結晶 陽極 In3++3e-=In 4 2 12NO2 3O2 1.17g

【解析】

將主要成分為In(OH)3的水銦礦溶解于稀硫酸，根據酸堿中和原理得到硫酸銦的溶液，將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾并洗滌、干燥得到硫酸銦晶體，將所得晶體與稀硫酸混合后電解可得到粗銦，再用NaOH溶液為電解液，進行粗銦精煉臨到高純銦，最后將高純銦溶解于稀硝酸，并通過加熱促進硝酸銦分解可得到In2O3；

(1)根據酸堿中和原理可知固體In(OH)3溶解于稀硫酸，生成可溶性的硫酸銦和水，據此可寫出此反應的離子方程式；

(2)從可溶性鹽的溶液中獲得溶質，通常使用的方法是蒸發(fā)結晶；
(3)粗銅精煉時粗銅作陽極，純銅作陰極，含有銅離子的鹽溶液作電解液，根據此原理選擇精煉粗銦時，陰、陽極電極材料及書寫電極反應式，其中陰極發(fā)生的是In3+的還原反應；
(4)硝酸鹽不穩(wěn)定，受熱易分解，較活潑金屬的硝酸鹽分解產物為金屬氧化物、二氧化氮及氧氣，可結合電子守恒和原子守恒書寫并配平此反應方程式；

(5)NO2氣體可以被Na2O2直接吸收，其中NO2為還原劑，Na2O2為氧化劑，可結合電子守恒計算；NO2氣體是有毒氣體，不能隨意排放，其對環(huán)境的主要危害有光化學煙霧和酸雨等。

將主要成分為In(OH)3的水銦礦溶解于稀硫酸，根據酸堿中和原理得到硫酸銦的溶液，將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾并洗滌、干燥得到硫酸銦晶體，將所得晶體與稀硫酸混合后電解可得到粗銦，再用NaOH溶液為電解液，進行粗銦精煉臨到高純銦，最后將高純銦溶解于稀硝酸，并通過加熱促進硝酸銦分解可得到In2O3；

(1)In(OH)3溶解于稀硫酸，發(fā)生反應的離子方程式為In(OH)3+3H+=In3++3H2O；

(2)從硫酸銦的溶液中獲得硫酸銦晶體的方法是蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌和干燥，故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶；

(3)電解粗銦時，粗銦為陽極，陰極上In3+發(fā)生還原反應的電極反應為In3++3e-=In； (4)硝酸銦受熱易分解，產物為三氧化銦、二氧化氮及氧氣，根據電子守恒和原子守恒可得此反應方程式：4In(NO3)32In2O3+12NO2↑+3O2↑，故答案為：4、2、12NO2、3O2；

(5)672mLNO2氣體的物質的量為0.672L÷22.4L/mol=0.03mol，被nmolNa2O2直接吸收，則根據電子守恒：0.03mol×1=nmol×2，解得：n=0.015mol，Na2O2的質量為0.015mol×78g/mol=1.17g。