11.由菱鋅礦(主要成分是ZnCO3,含少量SiO2、FeCO3、Cu2(OH)2CO3等)制備ZnSO4溶液的流程如圖所示:

已知:Zn(OH)2與Al(OH)3相似,能溶于過(guò)量的NaOH溶液生成Na2[Zn(OH)4].
回答下列問題:
(1)濾渣1主要成分的化學(xué)式為SiO2,濾液3中c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-)+2c(SO42-).
(2)濾渣1中加入H2O2的目的是將Fe2+氧化成Fe3+以便于轉(zhuǎn)化成沉淀除去,涉及的離子方程式為2H++2Fe2++H2O2=2Fe3++2H2O
(3)已知:KSP[Fe(OH)3]=4.0×10-38,KSP[Cu(OH)2]=2.0×10-20
①常溫下,當(dāng)溶液中加入NaOH溶液使pH=11時(shí)Zn(OH)2開始溶解,此時(shí)溶液中c(Cu2+)/c(Fe3+)為5.0×1014.Zn(OH)2溶解于NaOH溶液的離子方程式為Zn(OH)2+2OH-=[Zn(OH)4]2-
②常溫下,F(xiàn)e(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分別在溶液中達(dá)到沉淀溶解平衡后,改變?nèi)芤簆H.金屬陽(yáng)離子濃度的變化如圖所示,下列判斷正確的是BC.
A.加適量氯化銨固體可使溶液由a點(diǎn)變到b點(diǎn)
B.c、d兩點(diǎn)代表的溶液中c(H+)與c(OH-)乘積相等
C.Fe(OH)3、Cu(OH)2分別在b、c兩點(diǎn)代表的溶液中達(dá)到飽和
(4)工業(yè)上由ZnSO4與BaS溶液混合可制取白色顏料鋅鋇白(ZnS、BaSO4).在鋅鋇白中滴加CuSO4溶液振蕩后靜置,有黑色沉淀產(chǎn)生.原因是ZnS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Zn2+(aq)(用離子方程式表示).

分析 由流程可知,菱鋅礦的主要成分是ZnCO3,含少量SiO2、FeCO3、Cu2(OH)2CO3等,加硫酸,只有SiO2不反應(yīng),經(jīng)過(guò)過(guò)濾進(jìn)行分離,則濾渣1為SiO2,濾液1含有硫酸銅、硫酸亞鐵、硫酸鋅、剩余的硫酸,加氧化劑將亞鐵離子氧化為鐵離子,再加過(guò)量的NaOH,Zn2+轉(zhuǎn)化ZnO22-,使Cu2+、Fe3+轉(zhuǎn)化為沉淀,通過(guò)過(guò)濾從溶液中除去,則濾渣2為Fe(OH)3、Cu(OH)2,濾液2中含有Na2ZnO2及過(guò)量的NaOH,④通二氧化碳將ZnO22-轉(zhuǎn)化為沉淀,則濾渣3為Zn(OH)2,步驟⑤主要發(fā)生氫氧化鋅與硫酸的反應(yīng),濾液3含有碳酸氫鈉,以此解答該題.

解答 解:由流程可知,菱鋅礦的主要成分是ZnCO3,含少量SiO2、FeCO3、Cu2(OH)2CO3等,加硫酸,只有SiO2不反應(yīng),經(jīng)過(guò)過(guò)濾進(jìn)行分離,則濾渣1為SiO2,濾液1含有硫酸銅、硫酸亞鐵、硫酸鋅、剩余的硫酸,加氧化劑將亞鐵離子氧化為鐵離子,再加過(guò)量的NaOH,Zn2+轉(zhuǎn)化ZnO22-,使Cu2+、Fe3+轉(zhuǎn)化為沉淀,通過(guò)過(guò)濾從溶液中除去,則濾渣2為Fe(OH)3、Cu(OH)2,濾液2中含有Na2ZnO2及過(guò)量的NaOH,④通二氧化碳將ZnO22-轉(zhuǎn)化為沉淀,則濾渣3為Zn(OH)2,步驟⑤主要發(fā)生氫氧化鋅與硫酸的反應(yīng),濾液3含有碳酸氫鈉,
(1)由以上分析可知濾渣1主要成分為SiO2,濾液3含有碳酸氫鈉,和硫酸鈉,由電荷守恒可知c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-)+2c(SO42-),
故答案為:SiO2;c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-)+2c(SO42-);
(2)過(guò)氧化氫具有強(qiáng)氧化性,可氧化亞鐵離子,反應(yīng)的離子方程式為2H++2Fe2++H2O2=2Fe3++2H2O,將Fe2+氧化成Fe3+以便于轉(zhuǎn)化成沉淀除去,
故答案為:將Fe2+氧化成Fe3+以便于轉(zhuǎn)化成沉淀除去;2H++2Fe2++H2O2=2Fe3++2H2O;
(3)①溶液中加入NaOH溶液使pH=11時(shí),c(Cu2+)=$\frac{2.0×1{0}^{-20}}{(1×1{0}^{-3})^{2}}$=2.0×10-14mol/L,c(Fe3+)=$\frac{4.0×1{0}^{-38}}{(1×1{0}^{-3})^{3}}$mol/L=4.0×10-29mol/L,
則溶液中c(Cu2+)/c(Fe3+)為5.0×1014,
Zn(OH)2與Al(OH)3相似,能溶于過(guò)量的NaOH溶液生成Na2[Zn(OH)4],Zn(OH)2溶解于NaOH溶液的離子方程式為Zn(OH)2+2OH-=[Zn(OH)4]2-,
故答案為:5.0×1014;Zn(OH)2+2OH-=[Zn(OH)4]2-;
 ②A.向溶液中加入NH4Cl固體,銨根離子與氫氧根離子結(jié)合生成一水合氨,會(huì)導(dǎo)致溶液中的c(OH-)減小,故不能使溶液由a點(diǎn)變到b點(diǎn),故A錯(cuò)誤;
B.只要溫度不發(fā)生改變,Kw就不變,該題中溫度條件不變,c、d兩點(diǎn)代表的溶液中c(H+)與c(OH-)乘積相等,故B正確;
C.曲線為沉淀溶解平衡曲線,曲線上的點(diǎn)為平衡點(diǎn),已知b、c兩點(diǎn)分別處在兩條的沉淀溶解平衡曲線上,所以兩點(diǎn)均代表溶液達(dá)到飽和,故C正確,
故答案為:BC;
(4)CuS的溶度積較小,則可轉(zhuǎn)化為CuS黑色沉淀,發(fā)生ZnS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Zn2+(aq),故答案為:ZnS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Zn2+(aq).

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備流程分析判斷,為高頻考點(diǎn),側(cè)重于學(xué)生的分析、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算能力的考查,把握環(huán)節(jié)中所得物質(zhì)成分及除雜試劑、循環(huán)利用的物質(zhì)推斷為解答的關(guān)鍵,涉及離子方程式、實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)等,題目難度中等.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

1.有電解裝置如圖所示.圖中A裝置盛1L 2mol/L AgNO3溶液.通電后,潤(rùn)濕的淀粉KI試紙的C端變藍(lán)色,電解一段時(shí)間后試回答:
①E極名稱為負(fù)極.
②A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為4AgNO3+2H2O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag+O2↑+4HNO3
③在B中觀察到的現(xiàn)象是Cu電極變細(xì),溶液顯藍(lán)色,石墨電極處產(chǎn)生氣泡.
④室溫下,若從電解開始到時(shí)間 t 時(shí),A和B裝置中共收集到氣體0.168L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),若電解過(guò)程中無(wú)其它副反應(yīng)發(fā)生,且溶液體積變化忽略不計(jì),則在t時(shí),A溶液的pH為2.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

2.在80℃時(shí),將0.4mol的四氧化二氮?dú)怏w充入2L已抽空的固定容積的密閉容器中,隔一段時(shí)間對(duì)該容器內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行分析,得到如下數(shù)據(jù):
時(shí)間(s)
C(mol/L)
020406080100
C(N2O40.20a0.10cde
C(NO20.000.12b0.220.220.22
反應(yīng)進(jìn)行至100s后將反應(yīng)混合物的溫度降低,發(fā)現(xiàn)氣體的顏色變淺.
(1)該反應(yīng)的化學(xué)方程式為N2O4?2NO2,表中b>c(填“<”、“=”或“>”).
(2)0~20s內(nèi)N2O4的平均反應(yīng)速率為0.003mol/(L•s).
(3)該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{{c}^{2}(N{O}_{2})}{c({N}_{2}{O}_{4})}$,在80℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K值為0.54(保留2位小數(shù)).

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

19.下列說(shuō)法正確的是(  )
A.同溫同壓下,H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和點(diǎn)燃條件下的△H相同
B.等質(zhì)量的硫蒸氣和硫固體分別完全燃燒,后者放出的熱量多
C.在加熱條件下發(fā)生的反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)
D.物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)不一定都伴隨著能量變化

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

6.某小組為研究原電池原理,設(shè)計(jì)如圖裝置,下列敘述正確的是( 。
A.若X為Fe,Y為Cu,則鐵為正極
B.若X為Ag,Y為Cu,則電流表的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)
C.若X為Cu,Y為Zn,則鋅片發(fā)生還原反應(yīng)
D.若X為Fe,Y為C,則碳棒上有紅色固體析出

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

16.月球中有大量${\;}_{2}^{3}$He,${\;}_{2}^{3}$He是核聚變的優(yōu)質(zhì)材料${\;}_{2}^{3}$He中的“3”是指該原子的( 。
A.質(zhì)子數(shù)B.質(zhì)量數(shù)C.中子數(shù)D.電子數(shù)

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

3.下列化學(xué)用語(yǔ)表示正確的是( 。
A.乙烯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:C2H4
B.HCl的電子式:
C.CH3COOH官能團(tuán)名稱:羥基
D.氨水的電離方程式:NH3•H2O?NH${\;}_{4}^{+}$+OH-

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

20.一種生物可降解高分子合成材料的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖1

①該高分子材料是由一種單體通過(guò)縮聚反應(yīng)(填反應(yīng)類型)制備而成,其單體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH3CH(OH)COOH

②若兩分子的該單體發(fā)生反應(yīng),既可能得到環(huán)狀化合物M,也可能得到鏈狀化合物N.其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖2,鑒別M和N的一種方法是方法一:取兩種產(chǎn)物分別加入Na2CO3溶液.有氣體生成的是N,無(wú)氣體生成的是M;
方法二:取兩種產(chǎn)物分別做核磁共振氫譜(1H核磁共振),譜圖上出現(xiàn)2組峰的是M,出現(xiàn)6組峰的是N;.
③M和N兩種物質(zhì)的1H核磁共振譜圖中,吸收峰的個(gè)數(shù)之比為1:3.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

1.下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(  )
A.玻璃鋼和鋼化玻璃成分不同,但都屬于復(fù)合材料
B.Fe(OH)3膠體無(wú)色、透明,能發(fā)生丁達(dá)爾現(xiàn)象
C.H2、SO2、Cl2都可用濃硫酸干燥
D.SiO2既能和NaOH溶液反應(yīng)又能和氫氟酸反應(yīng),所以是兩性氧化物

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