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3.锌是一种应用广泛的金属,目前工业上主要采用“湿法”工艺冶炼锌.某硫化锌精矿的主要成分为ZnS(还含少量 FeS等其他成分),以其为原料冶炼锌的工艺流程如图所示:

回答下列问题:
(1)硫化锌精矿的焙烧在氧气气氛的沸腾炉中进行,所产生焙砂的主要成分的化学式为ZnO.
(2)焙烧过程中产生的含尘烟气可净化制酸,该酸可用于后续的浸出操作.
(3)浸出液“净化”过程中加入的主要物质为锌粉,其作用是置换出Fe等,反应的离子方程式为Zn+Fe2+=Zn2++Fe.
(4)电解沉积过程中的阴极采用铝板,阳极采用 Pb-Ag 合金惰性电极,阳极逸出的气体是O2.
(5)改进的锌冶炼工艺,采用了“氧压酸浸”的全湿法流程,既省略了易导致空气污染的焙烧过程,又可获得一种有工业价值的非金属单质.“氧压酸浸”中发生的主要反应的离子方程式为:2ZnS+4H++O2=2Zn2++2S↓+2H2O.
(6)硫化锌精矿(ZnS)遇到硫酸铜溶液可慢慢地转变为铜蓝(CuS).请用简短的语言解释该反应发生的原理在一定条件下,溶解度小的矿物可以转化为溶解度更小的矿物(或在相同条件下,由于KSP(CuS)小于KSP(ZnS),故反应可以发生).
(7)我国古代曾采用“火法”工艺冶炼锌.明代宋应星著的《天工开物》中有关于“升炼倭铅”的记载:“炉甘石十斤,装载入一泥罐内,…,然后逐层用煤炭饼垫盛,其底铺薪,发火煅红,…,冷淀,毁罐取出,…,即倭铅也.”该炼锌工艺过程主要反应的化学方程式为ZnCO3+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Zn+3CO↑.(注:炉甘石的主要成分为碳酸锌,倭铅是指金属锌)

分析 硫化锌精矿的焙烧可生成ZnO、氧化铁等,含尘烟气含有含硫氧化物,可用于制备硫酸,浸出液加入硫酸可生成硫酸锌、硫酸铁,加入过量锌充分反应,可置换出铁,滤液中主要含有硫酸锌,经电解可得到锌和硫酸,电解液中含有硫酸,可循环利用.
(1)含锌矿的主要成分是ZnS,与空气中氧气发生氧化还原反应,判断焙砂的主要成分为氧化锌;
(2)焙烧生成的含硫氧化物可转换为硫酸;
(3)该含锌矿中还含有FeS等杂质,浸出操作后转化为亚铁离子,可加入锌粉出去亚铁离子,从而除去Fe;
(4)电解沉积过程中,是电解ZnSO4,阳极上是氢氧根离子失电子发生氧化反应;
(5)“氧压酸浸”法顾名思义,可知反应物中含有H+和O2,可以获得非金属单质S,根据反应物和生成物写出化学方程式;
(6)根据沉淀的转化原理可知,在一定条件下,溶解度小的矿物可以转化为溶解度更小的矿物;
(7)根据题目描述可知反应物为ZnCO3和C,产物含有Zn,根据反应物和生成物写出化学方程式.

解答 解:(1)含锌矿的主要成分是ZnS,与空气中氧气发生氧化还原反应,则焙砂的主要成分为ZnO,
故答案为:ZnO;
(2)焙烧生成的含硫氧化物可转换为硫酸,用于后续的浸出操作,
故答案为:浸出;
(3)该含锌矿中还含有FeS等杂质,浸出操作后转化为亚铁离子,可加入锌粉出去亚铁离子,从而除去Fe,反应的离子方程式为Zn+Fe2+=Zn2++Fe,
故答案为:置换出Fe等;Zn+Fe2+=Zn2++Fe;
(4)电解沉积过程中,是电解ZnSO4,阴极锌离子放电生成锌,阳极发生氧化反应,产物为O2,故答案为:O2;
(5)“氧压酸浸”法顾名思义,可知反应物中含有H+和O2,可以获得非金属单质S,写出化学方程式为:2ZnS+4H++O2=2Zn2++2S↓+2H2O;
故答案为:2ZnS+4H++O2=2Zn2++2S↓+2H2O;
(6)根据沉淀的转化原理可知,在一定条件下,溶解度小的矿物可以转化为溶解度更小的矿物,所以硫化锌精矿(ZnS)遇到硫酸铜溶液可慢慢地转变为铜蓝(CuS),
故答案为:在一定条件下,溶解度小的矿物可以转化为溶解度更小的矿物(或在相同条件下,由于KSP(CuS)小于KSP(ZnS),故反应可以发生);
(7)根据题目描述可知反应物为ZnCO3和C,产物含有Zn,则化学方程式为ZnCO3+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Zn+3CO↑,故答案为:ZnCO3+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Zn+3CO↑.

点评 本题为工艺流程题,为高频考点,侧重于学生的分析能力和实验能力的考查,题目通过锌的炼制考查了化学方程式、离子方程式的书写,明确工艺流程及各种物质的性质是解题关键,题目难度中等.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

1.下列依据相关实验得出的结论正确的是(  )
A.用激光笔照射淀粉溶液和葡萄糖溶液,能产生光亮的“通路”的是淀粉溶液
B.将某气体通入淀粉碘化钾溶液中,溶液变蓝色,该气体一定是Cl2
C.向某溶液中加入AgNO3溶液,产生白色沉淀,该溶液中一定含Cl-
D.向某稀溶液中加入少量NaOH溶液,未产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,该溶液中一定  不含NH4+

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

2.将Cl2通入到浓氨水中会发生如下反应:3Cl2+8NH3═6NH4Cl+N2,当逸出标准状况下2.24LN2时,反应中有多少克氨被氧化.

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

11.锰的用途非常广泛,以碳酸锰矿(主要成分为MnCO3,还含有铁、镍、钴等碳酸盐杂质)为原料生产金属锰的工艺流程如下:

已知25℃,部分物质的溶度积常数如表:
物质Mn(OH)2Co(OH)2Ni(OH)2MnSCoSNiS
Ksp2.1×10-133.0×10-165.0×10-161.0×10-115.0×10-221.0×10-22
(1)步骤Ⅰ中,为加快溶浸速率,可采取的措施是:升高温度、适当增大硫酸浓度、减小矿粉颗粒直径.(至少答两条)
(2)则滤渣1的主要成分为Fe(OH)3(填化学式).已知MnO2的作用为氧化剂,则得到该成分所涉及的离子方程式为2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O;Fe3++3NH3﹒H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+.
(3)步骤Ⅲ中,所加(NH4)2S的浓度不宜过大的原因是若(NH4)2S的浓度过大,产生MnS沉淀,造成产品损失.
(4)滤液2中,c(Co2+):c(Ni2+)=5:1.
(5)将质量为a kg的碳酸锰矿经上述流程处理后得到单质Mn b kg.若每一步都进行完全,滤渣1为纯净物,质量为c kg,则原碳酸锰矿中MnCO3的质量分数为$\frac{(b-\frac{c}{107}×\frac{1}{2}×55)×\frac{115}{55}}{a}$×100%.(用含a、b、c的式子表达,无需化简)

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

18.在浓CaCl2溶液中通入NH3和CO2,可以制得纳米级碳酸钙.如图甲所示A-E为实验室常见的仪器装置(部分固定夹持装置略去),请根据要求回答问题.

(1)实验室若用NH4Cl和熟石灰作试剂来制取、收集干燥的NH3,则需选用上述仪器装置中的BDE(填装置序号).若要制取、收集干燥的CO2,请选择装置并按气流方向连接各仪器接口acdh.
(2)若在A的分液漏斗内改加浓氨水,圆底烧瓶内加NaOH固体,也能制取氨气.请解释装置A中能产生氨气的原因氢氧化钠溶于水放出大量热,温度升高,使氨的溶解度减小而放出;氢氧化钠电离出的OH-增大了氨水中OH-浓度,促使氨水电离平衡左移,导致氨气放出.
(3)向浓CaCl2溶液中通入NH3和CO2气制纳米级碳酸钙时,应先通入的气体是NH3,若实验过程中有氨气逸出,应选图乙b装置回收(填代号).写出制纳米级碳酸钙的化学方程式CaCl2+CO2+2NH3+H2O=CaCO3+2NH4Cl.
(4)试设计简单的实验方案,判断所得碳酸钙样品颗粒是否为纳米级取少量样品和水混合形成分散系,用一束光照射,若出现一条光亮的通路,则是纳米级,否则不是.

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

8.某学习小组在研究CH4还原Fe2O3的实验中,发现生成的黑色粉末各组分均能被磁铁吸引.查阅资料得知:在温度不同、受热不均时会生成具有磁性的Fe3O4.为进一步探究黑色粉末的组成及含量,他们进行如下实验.
(一).定性检验
(1)往黑色粉末中滴加盐酸,观察到有气泡产生,则黑色粉末中一定有Fe.
(2)热还原法检验:按如图1装置连接好仪器(图中夹持设备已略去),检查装置的气密性.往装置中添加药品.打开止水夹K通人氢气,持续一段时间后再点燃C处的酒精灯.请回答下列问题:

①检查装置A气密性的方法是关闭止水夹K,往长颈漏斗加水至漏斗内的液面高于导气管,静置一段时间后液面差保持不变,说明装置A的气密性良好.
②B中试剂的名称是浓硫酸.
③若加热一段时间后,装置D中白色粉末变蓝色,对黑色粉末的组成得出的结论是黑色固体含有Fe和Fe3O4.
(3)某同学也设计一个实验方案来探究黑色粉末是否含Fe3O4:取少量黑色粉末于试管,加足量盐酸,充分振荡使黑色粉末完全溶解,滴人KSCN溶液,观察现象.请分析此方案是否可行,并解释原因.答:不可行,因Fe3O4溶于盐酸生成Fe3+与Fe反应生成Fe2+,溶液不变色.
(二).沉淀法定量测定按如图2实验流程进行测定.
(4)操作II的名称是过滤、洗涤、转移固体.
(5)通过以上数据,计算黑色粉末中各组分的质量分别为Fe:0.56g,Fe3O4:2.32g.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

15.某工业废水中含有CN-和Cr2O7-等离子,需经污水处理达标后才能排放,污水处理厂拟用下列流程处理,回答下列问题:

(1)步骤②中,CN-被ClO-氧化为CNO-的离子方程式为:CN-+ClO-═CNO-+Cl-.
(2)步骤③的反应为S2O32-+Cr2O72-+H+→SO42-+Cr3++H2O(未配平),则每消耗0.4molCr2O72-转移2.4mol e-.
(3)含Cr3+废水可以加入熟石灰进一步处理,目的是调节废水pH,使其转化成Cr(OH)3沉淀除去;
(4)在25℃下,将amol•L-1的NaCN溶液与0.01mol•L-1的盐酸等体积混合,反应后测得溶液pH=7,则a>0.01(填“>”、“<”或“=”);用含a的代数式表示HCN的电离常数Ka=(100a-1)×10-7 mol•L-1.
(5)取工业废水水样于试管中,加入NaOH溶液观察到有蓝色沉淀生成,继续加至不再产生蓝色沉淀为止,再向溶液中加入足量Na2S溶液,蓝色沉淀转化成黑色沉淀,该过程中反应的离子方程式是:Cu2++2OH-═Cu(OH)2↓,Cu(OH)2(s)+S2-(aq)═CuS(s)+2OH-(aq).

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

12.设NA是阿伏加德罗常数的数值,下列说法正确的是(  )
A.1mol•L-1NaCl溶液含有NA个Na+
B.1mol Cl2与足量的铝反应,转移的电子数为3NA
C.1 mol Na 与足量O2 反应,生成Na2O和Na2O2的混合物,钠失去NA个电子
D.铁和酸反应,放出标准状况下的22.4L气体,转移的电子数必为2NA

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

13.已知碳酸二级电离较偏铝酸的电离容易,而石炭酸的电离介于碳酸的一级电离与二级电离之间.下面的推论正确的是①⑤:
①将CO2通入偏铝酸钠溶液中,溶液变浑浊,并生成碳酸钠或碳酸氢钠;②将CO2通入C6H5ONa溶液中,离子反应式为CO2+H2O+2C6H5O-→2C6H5OH+CO32-;
③HCO3-在溶液中既能与AlO2-又能与Al3+反应,且都发生双水解;④往含有大量CO32-的溶液中加入C6H5OH得到澄清溶液,放出CO2气体;⑤向Al(OH)3的混浊液中加入Na2CO3溶液得不到澄清溶液;⑥相同温度,相同浓度的Na2CO3、C6H5ONa、NaHCO3、NaAlO2的稀溶液PH依次增大.

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