综合题15.0分
化学

11.【化学——选修2:化学与技术】

    锌是一种过渡金属,外观呈现银白色,在现代工业中对于电池制造上有不可磨灭的地位。现代炼锌的方法可分为火法和湿法两大类. 硫酸铅是生产锌的副产品。

(1)火法炼锌是将闪锌矿(主要含ZnS)通过浮选、焙烧使它转化为氧化锌,再把氧化锌和焦炭混合,在鼓风炉中加热至1473-1573K,使锌蒸馏出来。将闪锌矿焙烧使它转化为氧化锌的主要化学反应方程式为_____________________。

(2)某含锌矿的主要成分为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_______操作。

②浸出液“净化”过程中加入的主要物质为锌粉,其作用是______________。

③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________

(3)工业冶炼锌的过程中,会产生铅浮渣(主要成分是PbO、Pb,还含有少量Ag、Zn、CaO和其他不溶于硝酸的杂质),某科研小组研究利用铅浮渣生产硫酸铅的流程如下:

已知:25℃时,Ksp(CaSO4)=4.9×10-5,KSP(PbSO4)=1.6×10-8

①已知步骤Ⅰ有NO气体产生,浸出液中含量最多的阳离子是Pb2+。写出Pb参加反应的化学方程式______________________________________。

②步骤Ⅰ需控制Pb的用量并使Pb稍有剩余,目的是___________________________,产品PbSO4还需用Pb(NO32溶液多次洗涤,目的是___________________。

③母液中可循环利用的溶质的化学式是_____________(填一种物质);母液经过处理可得电镀Zn时电解质溶液,在铁棒上镀锌时,阳极材料为_________________。

(4)银锌电池是一种常见电池,电池的总反应式为:Ag2O + Zn + H2O = 2Ag + Zn(OH)2, 电解质溶液为KOH溶液,电池工作时正极的电极式为__________________________

考察知识点

  • 玻璃的主要化学成分、生产原料及其用途
正确答案及相关解析

正确答案

(1)2ZnS +3O22ZnO+2SO2

(2)①浸出

②置换出Fe等 ,以达到净化的目的

③2ZnS+4H++O2=2Zn2++2S↓+2H2O

(3)① 3Pb + 8HNO3 =3Pb( NO3)2+2NO↑+4H2O

② 防止Ag被溶解进入溶液(或使Ag留在浸出渣中)  除去附着在硫酸铅表面的微溶物硫酸钙

③ HNO3        Zn或锌

(4)Ag2O+H2O+2e- =2Ag+2OH-

解析

(1)由题中信息可知,闪锌矿(主要成分是ZnS)通过浮选焙烧使它转化为氧化锌,化学反应方程式为:2ZnS+3O22ZnO+2SO2;故答案为:2ZnS+3O22ZnO+2SO2

(2)①后续操作中要用硫酸进行酸浸;

②浸出液中含有Fe2+离子,所以加入锌粉可以将Fe2+置换而达到净化的目的

③“氧压酸浸”可获得的非金属单质只能是S单质,所以离子方程式为2ZnS+4H++O2=2Zn2++2S↓+2H2O

(3)①Pb与HNO3发生氧化还原反应生成NO以及稳定的二价Pb,化学方程式为:3Pb + 8HNO3 =3Pb( NO3)2+2NO↑+4H2O

②Pb过量可将溶解的Ag置换出来,防止Ag+进入溶液,产品中含有的主要杂质是CaSO4,根据沉淀转化原理,加入Pb(NO3)2溶液可使CaSO4转化为Ca(NO32,除去杂质。故答案为:防止Ag被溶解进入溶液(或使Ag留在浸出渣中);除去附着在硫酸铅表面的微溶物硫酸钙;

③母液循环利用,第一步需要加入HNO

考查方向

考查工艺流程分析,方程式书写,电解池电极反应式书写

解题思路

(1)由题中信息可知,闪锌矿(主要成分是ZnS)通过浮选焙烧使它转化为氧化锌,反应的化学方程式为:2ZnS+3O22ZnO+2SO2

(2)①后续操作中要用硫酸进行酸浸;所以焙烧过程中产生的含尘烟气净化制得的酸可用于后续的浸出操作,故答案为:浸出。

②浸出液中含有Fe2+离子,所以加入锌粉可以将Fe2+置换而达到净化的目的,故答案为:置换出Fe等 ,以达到净化的目的。

③“氧压酸浸”可获得的非金属单质只能是S单质,所以离子方程式为2ZnS+4H++O2=2Zn2++2S↓+2H2O

(3)①Pb与HNO3发生氧化还原反应生成NO以及稳定的二价Pb,

②Pb过量可将溶解的Ag置换出来,防止Ag+进入溶液,产品中含有的主要杂质是CaSO4,根据沉淀转化原理,加入Pb(NO3)2溶液可使CaSO4转化为Ca(NO32,除去杂质。

③母液循环利用,第一步需要加入HNO3,因此母液中溶质主要是HNO3。在铁棒上镀锌时,阳极材料为锌片。

(4)由电池总反应可知该纽扣电池的反应中Zn为还原剂、氧化银为氧化剂。

易错点

(1)不注意对方程式配平;

(2)没有捕捉图中信息,不能理解流程环节的反应原理;

(4)没有掌握电极反应的书写技巧,特别容易忽略反应体系的酸碱性致错;

知识点

玻璃的主要化学成分、生产原料及其用途