Question

16．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(qǐng)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）濾渣1的化學(xué)式為SiO₂；②中使用的氧化劑最好是下列的B（填序號(hào)）．
A．Cl₂        B．H₂O₂          C．KMnO₄         D．濃HNO₃
（2）濾渣2中主要成份的化學(xué)式為Fe（OH）₃、Cu（OH）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①（選填①、②、③、⑤）．
（3）步驟④發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為ZnO₂^2-+2CO₂+2H₂O=Zn（OH）₂↓+2HCO₃^-．
（4）與Al相似，Zn也能溶于NaOH溶液．寫出將Zn片和Cu片放入NaOH溶液中形成原電池的負(fù)極電極反應(yīng)式：Zn-2e^-+4OH^-=ZnO₂^2-+2H₂O．
Ⅱ．BaS溶液的制備：

有關(guān)數(shù)據(jù)：Ba（s）+S（s）+2O₂（g）═BaSO₄（s）△H₁=-1473.2kJ•mol^-1
C（s）+1/2O₂（g）═CO（g）△H₂=-110.5kJ•mol^-1
Ba（s）+S（s）═BaS（s）△H₃=-460kJ•mol^-1
（5）若煅燒還原的產(chǎn)物僅為BaS和CO，則其反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：BaSO₄（s）+4C（s）=BaS（s）+4CO（g）△H=+571.2kJ•mol^-1．
Ⅲ．制取鋅鋇白
（6）如果Ⅰ中步驟⑤使用硫酸過量，產(chǎn)生的后果是過量的酸與BaS溶液混合會(huì)產(chǎn)生有毒的H₂S氣體污染空氣，而且鋅鋇白的產(chǎn)率會(huì)降低．

Answer 1

分析 此類流程圖題，要先明確目的，圍繞“目的”，推測(cè)每個(gè)步驟中所加試劑的作用，然后結(jié)合各物質(zhì)的性質(zhì)，推斷出各步驟中的物質(zhì)．要注意按題目要求答題．
（1）根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)，能溶于酸的在濾液中，不溶于酸的在濾渣中．
（2）根據(jù)流程圖分析，與堿生成沉淀的是濾渣2
（3）根據(jù)Zn（OH）₂與Al（OH）₃相似，可推斷相關(guān)方程式，
（4）根據(jù)題目信息，Zn與Al相似推斷
（5）利用蓋斯定律，結(jié)合“同側(cè)加，異側(cè)減，系數(shù)不同，對(duì)應(yīng)變”，求出目標(biāo)方程式．

解答 解：根據(jù)流程圖中各步驟中的部分相關(guān)成分分析
菱鋅礦成分ZnCO₃，SiO₂、FeCO₃、Cu₂（OH）₂CO₃ ①加硫酸后ZnSO₄，SiO₂、FeSO₄、CuSO₄②加入氧化劑二價(jià)鐵被氧化為三價(jià)鐵，其他微粒不變③加入過量NaOHFe（OH）₃、Cu（OH）₂Na₂ZnO₂④通入過量CO₂后反應(yīng)生成Zn（OH）₂NaHCO₃
所以濾渣3即為Zn（OH）₂加硫酸后生成ZnSO₄
（1）根據(jù)題目信息，菱鋅礦的主要成分是ZnCO₃，含少量SiO₂、FeCO₃、Cu₂（OH）₂CO₃，在流程圖中首先加入硫酸，根據(jù)物質(zhì)性質(zhì)可知，菱鋅礦中成分除SiO₂都能溶于硫酸，所以濾渣1的化學(xué)式為SiO₂；因H₂O₂  的還原產(chǎn)物H₂O，不會(huì)引入新的雜質(zhì)，所以選H₂O₂ 作氧化劑．
故答案為：SiO₂；B；
（2）根據(jù)流程圖的成分分析可看出：因Fe（OH）₃、Cu（OH）₂不溶于水，所以濾渣2的成分是：Fe（OH）₃、Cu（OH）₂；因步驟①中，硫酸與ZnCO₃、FeCO₃、Cu₂（OH）₂CO₃ 反應(yīng)時(shí)均產(chǎn)生 CO₂，所以為了達(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：Fe（OH）₃、Cu（OH）₂；①；
（3）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；ZnO₂^2-+2CO₂+2H₂O=Zn（OH）₂↓+2HCO₃^- 
故答案為：ZnO₂^2-+2CO₂+2H₂O=Zn（OH）₂↓+2HCO₃^-；
（4）Al片和Cu片放入NaOH溶液中形成原電池的負(fù)極反應(yīng)式為：Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，由題目信息知，與Al相似，Zn也能溶于NaOH溶液，所以將Zn片和Cu片放入NaOH溶液中形成原電池的負(fù)極電極反應(yīng)式為：Zn-2e^-+4OH^-=ZnO₂^2-+2H₂O   
 故答案為：Zn-2e^-+4OH^-=ZnO₂^2-+2H₂O； 
（5）將題目提供熱化學(xué)方程式編號(hào)如下：①Ba（s）+S（s）+2O₂（g）═BaSO₄（s）△H₁=-1473.2kJ•mol^-1
②C（s）+1/2O₂（g）═CO（g）△H₂=-110.5kJ•mol^-1
③Ba（s）+S（s）═BaS（s）△H₃=-460kJ•mol^-1
根據(jù)“同側(cè)加，異側(cè)減，系數(shù)不同，對(duì)應(yīng)變”，目標(biāo)方程式可通過已知方程式進(jìn)行運(yùn)算4×②+③-①得到，
所以△H=4×△H₂+△H₃-△H₁=+571.2 kJ•mol^-1，故答案為：BaSO₄（s）+4C（s）=BaS（s）+4CO（g）△H=+571.2 kJ•mol^-1；
（6）如果如果Ⅰ中步驟⑤使用硫酸過量，會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)，BaS+H₂SO₄=H₂S↑+ZnSO₄，H₂S氣體有毒，會(huì)污染環(huán)境；故答案為：過量的酸與BaS溶液混合會(huì)產(chǎn)生有毒的H₂S氣體污染空氣（1分），而且鋅鋇白的產(chǎn)率會(huì)降低．

點(diǎn)評(píng) 明確流程圖，一定要抓住題目提供的“關(guān)鍵”信息，并根據(jù)相關(guān)知識(shí)，按要求解答．