Question

【題目】鋅鋇白是一種白色顏料，工業(yè)上由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）為了達到綜合利用、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或⑤）。

（2）若步驟缺少②中加入的氧化劑為H2O2，寫出反應(yīng)的離子方程式_____________。

（3）濾渣2中主要成分為____________________（填化學式）。

（4）寫出步驟④后產(chǎn)生濾渣3的反應(yīng)的離子方程式________________。

（5）濾液3中含碳粒子的濃度大小順序為_____________。

Ⅱ．BaS溶液的制備

（6）寫出“煅燒還原”反應(yīng)的化學方程式_____________。BaSO4和BaCO3的Ksp數(shù)值接近，用平衡原理解釋為什么BaCO3可溶于鹽酸，而BaSO4難溶:______________。

Ⅲ.制取鋅鋇白

(7)如果上述工業(yè)生產(chǎn)流程中步驟⑤硫酸過量，則ZnSO4與BaS溶液混合制取鋅銀白產(chǎn)生的后果是_________。

Answer 1

【答案】 2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O Fe(OH)3 Cu(OH)2 ZnO22-+ 2CO2 + 2H2O = Zn(OH)2↓ + 2HCO3- HCO3->H2CO3>CO32- BaSO4(s) + 4C(s) BaS(s) + 4CO↑ BaCO3溶解生成的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不會溶于強酸中 過量的硫酸與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】I．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)過過濾進行分離，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，②加氧化劑將亞鐵離子氧化為鐵離子，再加過量的NaOH，Zn2+轉(zhuǎn)化ZnO22-，使Cu2+、Fe3+轉(zhuǎn)化為沉淀，通過過濾從溶液中除去，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)步驟①中FeCO3與硫酸反應(yīng)生成二氧化碳，為了達到綜合利用、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；

(2)若步驟②中加入的氧化劑為H2O2，雙氧水將亞鐵離子氧化，反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O，故答案為：2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O；

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

(4)步驟④中通二氧化碳將ZnO22-轉(zhuǎn)化為沉淀，反應(yīng)的離子方程式為ZnO22-+ 2CO2 + 2H2O = Zn(OH)2↓ + 2HCO3-，故答案為：ZnO22-+ 2CO2 + 2H2O = Zn(OH)2↓ + 2HCO3-；

(5)濾液3是碳酸氫鈉溶液，電離程度小于水解程度，溶液顯堿性，其中含碳粒子的濃度大小順序為HCO3->H2CO3>CO32-，故答案為：HCO3->H2CO3>CO32-；

(6)煅燒發(fā)生反應(yīng)：BaSO4+4CBaS+4CO↑，BaCO3溶解生成的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不會溶于強酸中，故答案為：BaSO4(s) + 4C(s) BaS(s) + 4CO↑ (7). BaCO3溶解生成的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不會溶于強酸中；

(7)步驟⑤中硫酸過量，過量的酸與BaS溶液混合會發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生有毒的H2S污染空氣，而且會降低鋅鋇白的產(chǎn)率，故答案為：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。