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）若②中加入氧化劑為H2O2，寫出離子反應(yīng)方程式____________________________________。

（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）濾渣2的主要成分為_______________________________。

（4）寫出步驟④后產(chǎn)生濾渣3的離子反應(yīng)方程式______________________________。

（5）濾液3中含碳粒子濃度大小的順序為______________________________________。

Ⅱ．BaS溶液的制備：

（6）寫出煅燒還原的化學(xué)反應(yīng)方程式__________________________________。

BaSO4和BaCO3的KSP相當(dāng)，解釋為什么BaCO3可溶于鹽酸中而BaSO4難溶___________________。

Ⅲ．制取鋅鋇白：

（7）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】 2Fe2＋ ＋ 2H＋ ＋ H2O2 ==2Fe3＋ ＋ 2H2O ① Fe(OH)3、Cu(OH)2 ZnO22－＋2CO2＋2H2O＝Zn(OH)2↓＋2HCO3－ HCO3－>H2CO3>CO32－ BaSO4 ＋4CBaS＋4CO↑ BaCO3溶解出的CO32－能被H＋結(jié)合而減少，促使溶解平衡正向移動，而SO42－不會被H＋結(jié)合，所以BaSO4不會溶于強(qiáng)酸中 過量的酸與BaS溶液混合會產(chǎn)生有毒的H2S污染空氣，而且會降低鋅鋇白的產(chǎn)率

【解析】菱鋅礦成分ZnCO3，SiO2、FeCO3、Cu2(OH)2CO3①加硫酸后反應(yīng)生成ZnSO4、FeSO4、CuSO4，SiO2不溶，形成濾渣1；②加入氧化劑二價鐵被氧化為三價鐵，其他微粒不變；③加入過量NaOH，生成Fe(OH)3、Cu(OH)2、Na2ZnO2，F(xiàn)e(OH)3、Cu(OH)2形成濾渣2；④通入過量CO2后反應(yīng)生成Zn(OH)2、NaHCO3，所以濾渣3即為Zn(OH)2加硫酸后生成ZnSO4。

(1)加入氧化劑二價鐵被氧化為三價鐵，若②中加入氧化劑為H2O2，反應(yīng)的離子方程式為2Fe2＋ ＋ 2H＋ ＋ H2O2 ==2Fe3＋ ＋ 2H2O，故答案為：2Fe2＋ ＋ 2H＋ ＋ H2O2 ==2Fe3＋ ＋ 2H2O；

(2)因步驟①中，硫酸與ZnCO3、FeCO3、Cu2(OH)2CO3反應(yīng)時均產(chǎn)生CO2，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①，故答案為：①；

(3)根據(jù)上述分析，濾渣2的主要成分為Fe(OH)3、Cu(OH)2，故答案為：Fe(OH)3、Cu(OH)2；

(4)由題目信息知：Zn(OH)2與Al(OH)3相似，則與Na2ZnO2與NaAlO2類似，即Na2ZnO2與過量CO2反應(yīng)方程式為：Na2ZnO2+2CO2+2H2O=Zn(OH)2↓+2NaHCO3，離子方程式為；ZnO22-+2CO2+2H2O=Zn(OH)2↓+2HCO3-故答案為：ZnO22-+2CO2+2H2O=Zn(OH)2↓+2HCO3-；

(5)濾液3的主要成分為碳酸氫鈉，碳酸氫鈉水解程度大于電離程度，溶液顯堿性，含碳粒子濃度大小的順序為HCO3－>H2CO3>CO32－，故答案為：HCO3－>H2CO3>CO32－；

(6)根據(jù)示意圖，硫酸鋇與碳粉煅燒還原反應(yīng)生成BaS和CO，反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為BaSO4 ＋4CBaS＋4CO↑，BaCO3溶解出的CO32－能被H＋結(jié)合而減少，促使溶解平衡正向移動，而SO42－不會被H＋結(jié)合，所以BaSO4不會溶于強(qiáng)酸中，故答案為：BaSO4 ＋4CBaS＋4CO↑；BaCO3溶解出的CO32－能被H＋結(jié)合而減少，促使溶解平衡正向移動，而SO42－不會被H＋結(jié)合，所以BaSO4不會溶于強(qiáng)酸中；

(7)如果Ⅰ中步驟⑤使用硫酸過量，會發(fā)生如下反應(yīng)，BaS+H2SO4=H2S↑+ZnSO4，H2S氣體有毒，會污染環(huán)境，故答案為：過量的酸與BaS溶液混合會產(chǎn)生有毒的H2S氣體污染空氣，而且鋅鋇白的產(chǎn)率會降低。