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4.以菱鋅礦(主要成分為ZnCO3,同時含有MnO、FeO、Fe2O3、SiO2等雜質)為原料生產堿式碳酸鋅[ZnCO3•2Zn(OH)2•H2O]的工藝流程如圖.已知Fe2+、Fe3+、Zn2+生成氫氧化物沉淀的pH見表:
待沉淀離子Fe2+Fe3+Zn2+
開始沉淀時pH5.81.15.9
完全沉淀時pH8.83.28.0
(1)ZnCO3酸溶時的離子方程式為ZnCO3+2H+═Zn2++H2O+CO2↑.
(2)用KMnO4溶液除去Mn2+的離子方程式為2MnO4-+3Mn2++2H2O═5MnO2↓+4H+
(3)濾渣2主要成分的化學式是Fe(OH)3
(4)過濾2所得濾液中含有的主要陽離子是Na+、K+
(5)生成的產品需經充分洗滌,檢驗產品完全洗凈的方法是取最后一次洗滌液,加鹽酸酸化的氯化鋇溶液,若無沉淀,則已洗凈.
(6)Zn2+完全沉淀時溶液中c(Zn2+)=10-5mol•L-1,則該溫度下Ksp[Zn(OH)2]的值為10-17

分析 菱鋅礦主要成分為ZnCO3,同時含有MnO、FeO、Fe2O3、SiO2等雜質,向菱鋅礦中加入稀硫酸并加熱,ZnCO3、MnO、FeO、Fe2O3發生反應生成ZnSO4、MnSO4、FeSO4、Fe2(SO43,二氧化硅不溶于稀硫酸,過濾得到濾渣1為SiO2,向濾液中加入高錳酸鉀,發生反應2MnO4-+3Mn2++2H2O═5MnO2↓+4H+,Fe 2+被氧化生成Fe3+,過濾得到MnO2,調節濾液pH為2,根據表中數據知,濾渣2為Fe(OH)3,向濾液中加入Na2CO3,發生反應CO32-+2H+═H2O+CO2↑,同時得到[ZnCO3•2Zn(OH)2•H2O],過濾得到的濾液成分為Na2SO4、K2SO4,將濾渣洗滌、干燥得到產品;
(1)ZnCO3酸溶時和稀硫酸反應生成硫酸鋅和二氧化碳、水;
(2)用KMnO4溶液除去Mn2+時,發生氧化還原反應生成二氧化錳和氫離子;
(3)濾渣2主要成分的化學式是Fe(OH)3
(4)過濾2所得濾液中溶質為Na2SO4、K2SO4
(5)生成的產品可能吸附硫酸根離子,硫酸根離子用鹽酸酸化的氯化鋇溶液檢驗;
(6)Zn2+完全沉淀時溶液中c(Zn2+)=10-5mol•L-1,溶液的pH=8,則溶液中c(OH-)=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-8}}$mol/L=10-6
mol/L,則該溫度下Ksp[Zn(OH)2]=c(Zn2+).c2(OH-).

解答 解:菱鋅礦主要成分為ZnCO3,同時含有MnO、FeO、Fe2O3、SiO2等雜質,向菱鋅礦中加入稀硫酸并加熱,ZnCO3、MnO、FeO、Fe2O3發生反應生成ZnSO4、MnSO4、FeSO4、Fe2(SO43,二氧化硅不溶于稀硫酸,過濾得到濾渣1為SiO2,向濾液中加入高錳酸鉀,發生反應2MnO4-+3Mn2++2H2O═5MnO2↓+4H+,Fe 2+被氧化生成Fe3+,過濾得到MnO2,調節濾液pH為2,根據表中數據知,濾渣2為Fe(OH)3,向濾液中加入Na2CO3,發生反應CO32-+2H+═H2O+CO2↑,同時得到[ZnCO3•2Zn(OH)2•H2O],過濾得到的濾液成分為Na2SO4、K2SO4,將濾渣洗滌、干燥得到產品;
(1)ZnCO3酸溶時和稀硫酸反應生成硫酸鋅和二氧化碳、水,離子方程式為ZnCO3+2H+═Zn2++H2O+CO2
,故答案為:ZnCO3+2H+═Zn2++H2O+CO2↑;
(2)高錳酸鉀具有強氧化性,錳離子具有還原性,能被酸性高錳酸鉀溶液氧化,用KMnO4溶液除去Mn2+時,發生氧化還原反應生成二氧化錳和氫離子,離子方程式為2MnO4-+3Mn2++2H2O═5MnO2↓+4H+
故答案為:2MnO4-+3Mn2++2H2O═5MnO2↓+4H+
(3)通過以上分析知,濾渣2主要成分的化學式是Fe(OH)3,故答案為:Fe(OH)3
(4)過濾2所得濾液中溶質為Na2SO4、K2SO4,所以含有的陽離子為Na+、K+
故答案為:Na+、K+
(5)生成的產品可能吸附硫酸根離子,硫酸根離子用鹽酸酸化的氯化鋇溶液檢驗,其檢驗方法為取最后一次洗滌液,加鹽酸酸化的氯化鋇溶液,若無沉淀,則已洗凈,
故答案為:取最后一次洗滌液,加鹽酸酸化的氯化鋇溶液,若無沉淀,則已洗凈;
(6)Zn2+完全沉淀時溶液中c(Zn2+)=10-5mol•L-1,溶液的pH=8,則溶液中c(OH-)=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-8}}$mol/L=10-6
mol/L,則該溫度下Ksp[Zn(OH)2]=c(Zn2+).c2(OH-)=10-5.(10-62=10-17
故答案為:10-17

點評 本題考查物質分離和提純,為高頻考點,涉及難溶物的溶解平衡、離子檢驗、氧化還原反應等知識點,側重考查基本原理,明確流程圖中發生的反應及基本操作、物質的性質,難點是溶度積常數計算,題目難度中等.

練習冊系列答案
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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

5.有毒物質的無害化也是綠色化學研究的內容之一.ClO2是一種性能優良的消毒劑,還可將廢水中少量的S2-、NO${\;}_{2}^{-}$和CN-等有毒有害的還原性離子氧化而除去.請寫出用ClO2將廢水中含有劇毒的CN-氧化成無毒氣體的離子方程式:2ClO2+2CN-=2CO2↑+N2↑+2Cl-,該方法的優點是產物為無毒的氣體(CO2和N2).

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

15.草酸晶體的組成可表示為:H2C2O4•XH2O,為測定X值,進行下列實驗:
①稱取wg草酸晶體配成100.0mL水溶液;
②取25.0mL所配草酸溶液置于錐形瓶中,加入適量稀H2SO4后,用濃度為cmol•LKMnO4溶定.滴定時,所發生的反應為:2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+10CO2↑+2MnSO4+8H2O
請回答下列問題:
(1)實驗①中為配制準確濃度的草酸溶液,所需用到的儀器是:天平(含砝碼)、燒杯、藥匙和100mL容量瓶、膠頭滴管、玻璃棒.
(2)實驗②中,滴定時,KMnO4溶液應裝在酸式滴定管 (填“酸式滴定管”、“堿式滴定管”或“移液管”中.原因是KMnO4具有強氧化性,會腐蝕堿式滴定管中的橡皮管.
(3)判斷滴定結束的標準是滴入最后一滴,待測液剛好出現紫色且半分鐘內不褪色.
(4)若滴定時,反應前后的兩次讀數分別為a和b,由此計算出草酸晶體的X值是$\frac{50W}{9c(b-a)}$-5.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

12.孔雀石主要成分是Cu2(OH)2CO3,還含少量難溶的FeCO3及Si的化合物,實驗室以孔雀石為原料制備硫酸銅晶體的步驟如下:

(1)步驟Ⅰ中涉及的反應用離子方程式表示為Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2++CO2↑+3H2O,FeCO3+2H+=Fe2++CO2↑+H2O.
(2)為將溶液中Fe2+氧化成Fe3+步驟Ⅱ中加入的試劑①最好是b(填代號).
a.KMnO4     b.H2O2         c.Fe粉          d.KSCN
(3)步驟Ⅳ獲得硫酸銅晶體,需要經過加熱濃縮、冷卻結晶、過濾等操作.
(4)孔雀石與焦炭一起加熱可以生成Cu及其它無毒物質,寫出該反應的化學方程式Cu2(OH)2CO3+C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+2CO2↑+H2O.
(5)測定硫酸銅晶體(CuSO4•xH2O)中結晶水的x值:稱取2.5g硫酸銅晶體,加熱至質量不再改變時,稱量粉末的質量為1.6g.則計算得x=4.4.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

19.利用廢舊鍍鋅鐵皮可制備磁性Fe3O4膠體粒子及副產物ZnO.制備流程圖如下:
已知:Zn及其化合物的性質與Al及其化合物的性質相似.請回答下列問題:
(1)用NaOH溶液處理廢舊鍍鋅鐵皮的作用有AB.
A.去除油污     B.溶解鍍鋅層   C.去除鐵銹        D.鈍化
(2)調節溶液A的pH可產生Zn(OH)2沉淀,為制得ZnO,后續操作步驟是抽濾、洗滌、灼燒.
(3)由溶液B制得Fe3O4膠體粒子的過程中,須持續通入N2,原因是在N2氣氛下,防止Fe2+被氧化.
(4)用重鉻酸鉀法(一種氧化還原滴定法)可測定產物Fe3O4中的二價鐵含量.若需配制濃度為0.01000mol•L-1的K2Cr2O7標準溶液250mL,應準確稱取0.7350g K2Cr2O7(保留4位有效數字,已知MK2Cr2O7=294.0g•mol-1)配制該標準溶液時,下列儀器中不必要用到的有③⑦.(用編號表示).
①電子天平   ②燒杯   ③量筒   ④玻璃棒  ⑤容量瓶  ⑥膠頭滴管  ⑦移液管.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

9.工業上用鋁土礦(主要成分是Al2O3,還有少量的Fe2O3、SiO2)提取冶煉鋁的原料氧化鋁.工藝流程如下圖:(每步所加試劑均稍過量)

(1)步驟①反應的離子方程式是Al2O3+6H+=2Al3++3H2O、Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O.
(2)原料B的化學式是NaOH,步驟②所得沉淀的化學式是:Fe(OH)3
(3)步驟③中生成沉淀的化學方程式是:NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3
(4)如果省去步驟①,即溶解鋁土礦是從加入原料B開始,則會對氧化鋁的提取有什么影響?若用NaOH溶液溶解鋁土礦,則有部分SiO2溶解在NaOH溶液中生成硅酸鈉,最后使加熱制得的Al2O3混有SiO2雜質.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

16.下列各組物質,按酸、堿、鹽的順序排列的是(  )
A.硫酸、膽礬、氯化鎂B.硝酸、燒堿、干冰
C.醋酸、消石灰、明礬D.鹽酸、生石灰、石膏

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

13.在下列物質中:NaOH、Na2S、(NH42S、Na2O2、C2H2、SiC.
(1)其中只含有離子鍵的離子晶體是Na2S;
(2)其中含有極性共價鍵的原子晶體是SiC;
(3)其中既含有離子鍵,又含有極性共價鍵和配位鍵的離子晶體是(NH42S;
(4)其中既含有離子鍵又含有非極性共價鍵的離子晶體是Na2O2
(5)其中含有非極性共價鍵和π鍵的分子晶體是C2H2
(6)其中既含有離子鍵又含有極性共價鍵的離子晶體是NaOH、(NH42S.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

14.下列物質的熔沸點比較錯誤的是(  )
A.NH3>PH3B.CO2>SiO2C.SiCl4>CCl4D.MgO>KCl

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同步練習冊答案
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