Question

【題目】ZnCI2是重要的工業(yè)原料，在電化學(xué)、冶金、印染等領(lǐng)域用途廣泛，以某廠排放的廢酸液(主要成分為鹽酸，含F(xiàn)e2+、Cu2+、Ni2+、H3AsO3等雜質(zhì))和鋅蓄電池廢渣（主要成分為ZnO、Zn)為原料制備ZnCl2的流程如圖所示：

已知：

①25℃時(shí)，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38；Ksp[Zn(OH)2]=1.2×10-17；Ksp[Ni(OH)2]=2.0×10-15；

②溶液中的離子濃度小于等于10-5 mol·L-1時(shí),認(rèn)為該離子沉淀完全。

請(qǐng)問答下列問題：

(1)在元素周期表中，砷（As）元索與氮元素同主族且處于第4 周期，則砷元素的最簡(jiǎn)單氫化物的電子式為_______________；其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的化學(xué)式為___________________。

(2)“浸出”過程中主要生成兩種單質(zhì)，其化學(xué)式為________________。

(3)控制溫度為75℃左右，向?yàn)V液1中加人H2O2，生成FeAsO4的離子方程式為_________。此過程中，所加入H2O2的量需適當(dāng)大于理論值，原因因?yàn)?/span>____________。

(4)蒸發(fā)濾液3制備ZnCl2時(shí)，需不斷通人HC1的理由為____________。

(5)某紐扣電池放電時(shí)，總反應(yīng)為Zn+Ag2O+H2O═Zn(OH)2 + 2Ag，其正極反應(yīng)式為______________。

(6)25℃時(shí)，向濃度為1.0 mol·L-1的Fe3+、Zn2+、Ni2+的混合溶液中滴加NaOH溶液，當(dāng)Fe3+恰好沉淀完全時(shí)，所得溶液中c(Zn2+)：c(Ni2+)=_______________。

Answer 1

【答案】 H3AsO4 Cu、H2 3H2O2+2H3AsO4+2Fe2+=2FeAsO4↓+6H2O+4H+ H2O2受熱分解造成損失 抑制Zn2+水解，使產(chǎn)品更純凈 Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH- 1:1

【解析】(1)在元素周期表中，砷（As）元索與氮元素同主族且處于第4周期，其最低價(jià)為-3價(jià)，則AsH3的電子式為；其最高正價(jià)為+5價(jià)，最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的化學(xué)式為H3AsO4 ；

(2) 因Zn比Cu活潑，活動(dòng)順序表排在H的前面，廢酸液(主要成分為鹽酸，含F(xiàn)e2+、Cu2+、Ni2+、H3AsO3等雜質(zhì))和鋅蓄電池廢渣（主要成分為ZnO、Zn)混合時(shí)生成兩種單質(zhì)為Cu和H2；

(3)濾液1中含有Fe2+及H3AsO3，當(dāng)加人H2O2后，F(xiàn)e2+氧化為Fe3+,生成FeAsO4，根據(jù)電子守恒、電荷守恒及原子守恒可得此反應(yīng)的離子方程式3H2O2+2H3AsO4+2Fe2+=2FeAsO4↓+6H2O+4H+；H2O2不穩(wěn)定受熱易分解，反應(yīng)溫度控制在75℃左右，會(huì)有部分H2O2分解，故此過程中，所加入H2O2的量需適當(dāng)大于理論值；

(4)Zn2+在溶液中能水解，且升高溫度促進(jìn)水解，直接蒸發(fā)ZnCl2溶液最終會(huì)得到Zn(OH)2，故蒸發(fā)結(jié)晶時(shí)需不斷通人HC1的目的是為了抑制Zn2+水解，使產(chǎn)品更純凈；

(5)某紐扣電池放電時(shí)，總反應(yīng)為Zn+Ag2O+H2O═Zn(OH)2 + 2Ag，正極為Ag2O得電子被還原為Ag，其正極反應(yīng)式為Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-；

(6)Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)×c3(OH-)=4.0×10-38，F(xiàn)e3+恰好沉淀完全時(shí)，c(Fe3+)=1×10-5mol/L，則c(OH-)=×10-11mol/L，根據(jù)Ksp[Zn(OH)2]=1.2×10-17，Ksp[Ni(OH)2]=2.0×10-15，及Zn2+、Ni2+的濃度均為1.0 mol·L-1可知，此時(shí)溶液中Zn2+、Ni2+均未開始出現(xiàn)沉淀，則溶液中c(Zn2+)：c(Ni2+)仍為1:1。