我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家,一种以闪锌矿(ZnS,含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示:
相关金属离子[c (Mn+)=0.1mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
金属离子 | Fe3+ | Fe2+ | Zn2+ | Cd2+ |
开始沉淀的pH | 1.5 | 6.3 | 6.2 | 7.4 |
沉淀完全的pH | x | 8.3 | 8.2 | 9.4 |
常温下,Ksp[Fe(OH)3]=1×10-38,溶液中当离子浓度小于1×10-5mol/L时可认为沉淀完全。回答下列问题:
(1)用稀硫酸溶浸时,产生PbSO4和SiO2沉淀,经过滤后,向滤液中加入O2、ZnO,目的是除去杂质Fe2+、Fe3+,则氧化除杂工序中ZnO的作用是调节溶液的pH,应调节溶液的pH的范围为_______(填数值)。
(2)用铂电极电解硫酸锌溶液制备单质锌时,电解的总反应为________,电解使锌沉积后,电解液可返回_______工序循环使用。
高二化学工业流程困难题
我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家,一种以闪锌矿(ZnS,含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示:
相关金属离子[c (Mn+)=0.1mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
金属离子 | Fe3+ | Fe2+ | Zn2+ | Cd2+ |
开始沉淀的pH | 1.5 | 6.3 | 6.2 | 7.4 |
沉淀完全的pH | x | 8.3 | 8.2 | 9.4 |
常温下,Ksp[Fe(OH)3]=1×10-38,溶液中当离子浓度小于1×10-5mol/L时可认为沉淀完全。回答下列问题:
(1)用稀硫酸溶浸时,产生PbSO4和SiO2沉淀,经过滤后,向滤液中加入O2、ZnO,目的是除去杂质Fe2+、Fe3+,则氧化除杂工序中ZnO的作用是调节溶液的pH,应调节溶液的pH的范围为_______(填数值)。
(2)用铂电极电解硫酸锌溶液制备单质锌时,电解的总反应为________,电解使锌沉积后,电解液可返回_______工序循环使用。
高二化学工业流程困难题查看答案及解析
我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(主要成份是ZnS,含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示:
相关金属离子[c(Mn+)=0.10mol·L–1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
金属离子 | Fe3+ | Fe2+ | Zn2+ | Cd2+ |
开始沉淀的pH | 1.5 | 6.3 | 6.3 | 7.4 |
沉淀完全的pH | 2.8 | 8.3 | 8.2 | 9.4 |
回答下列问题:
(1)写出ZnS的电子式__________________________;
焙烧过程中主要反应的化学方程式为__________________________。
(2)滤渣1的成分为:___________________;
(3)试剂Y是_________(只要求填写一种), 调PH值的范围是___________________。
(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时,电解的总反应离子方程式为:___________________。
(5)为将溶液中的Fe2+氧化,试剂X可选用的是_______。(填序号)
A.H2O2 B.H2S C.HNO3 D.O2
高二化学工业流程中等难度题查看答案及解析
下图是以闪锌矿(ZnS,含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程图:
溶浸液中金属离子[c0(Mn+)=0.1 mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
金属离子 | Fe3+ | Fe2+ | Zn2+ | Cd2+ |
开始沉淀的pH | 1.5 | 6.3 | 6.2 | 7.4 |
沉淀完全的pH | 2.8 | 8.3 | 8.2 | 9.4 |
回答下列问题:
(1)为提高溶浸速率,除适当增加硫酸浓度外,还可采取的措施有_______(写一条)。
(2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有__________。
(3)氧化除杂工序中若不通入氧气,其后果是________________,加入X的作用是调节pH值,X可以是____________。
A.NaOH B.ZnO C.ZnCl2 D.ZnCO3
(4)还原除杂工序得到的金属为_________________。
(5)电解硫酸锌溶液制备单质锌时,阴极的电极反应式为______________;沉积锌后的电解液可返回_______工序继续使用。
高二化学工业流程中等难度题查看答案及解析
软锰矿的主要成分为MnO2,含少量Al2O3和SiO2。闪锌矿主要成分为ZnS,含少量FeS、CuS、CdS杂质。现以软锰矿和闪锌矿为原料制备MnO2和Zn,其简化流程如下(中间产物的固体部分已经略去)。
已知: Ⅰ.矿石中所有金属元素在滤液A中均以离子形式存在。
Ⅱ.各种金属离子完全沉淀的pH如下表:
Zn2+ | Mn2+ | Fe2+ | Fe3+ | Al3+ | |
pH | 8.0 | 10.1 | 9.0 | 3.2 | 4.7 |
回答下列问题:
(1)步骤①中发生多个反应,其中MnO2、FeS与硫酸共热时有淡黄色物质析出,溶液变为棕黄色,写出MnO2、FeS与硫酸共热发生反应的化学方程式______。
(2)步骤③中MnO2的其作用是______,另外一种物质X可以是______。
A.MgCO3 B.ZnO C.MnCO3 D.Cu(OH)2
(3)MnO2与Li构成LiMnO2,它可作为某锂离子电池的正极材料,电池反应方程式为: Li1-xMnO2+LixC6=LiMnO2+6C,写出该锂离子电池的正极电极反应式______。MnO2可做超级电容器材料,用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2,其阳极的电极反应式是______.
(4)已知:H2S的电离常数K1=1.3×10―7,K2=7.0×10―15,在废水处理领域中常用H2S将Mn2+转化为MnS除去,向含有0.020 mol·L―1Mn2+废水中通入一定量的H2S气体,调节溶液的pH=a,当HS―浓度为1.0×10―4 mol·L―1时,Mn2+开始沉淀,则a=______。[已知:Ksp(MnS)=1.4×10―15]
高二化学填空题困难题查看答案及解析
软锰矿的主要成分为MnO2,含少量Al2O3和SiO2。闪锌矿主要成分为ZnS,含少量FeS、CuS、CdS杂质。现以软锰矿和闪锌矿为原料制备MnO2和Zn,其简化流程如下(中间产物的固体部分已经略去)。
已知: Ⅰ.矿石中所有金属元素在滤液A中均以离子形式存在。
Ⅱ.各种金属离子完全沉淀的pH如下表:
Zn2+ | Mn2+ | Fe2+ | Fe3+ | Al3+ | |
pH | 8.0 | 10.1 | 9.0 | 3.2 | 4.7 |
回答下列问题:
(1)步骤①中发生多个反应,其中MnO2、FeS与硫酸共热时有淡黄色物质析出,溶液变为棕黄色,写出MnO2、FeS与硫酸共热发生反应的化学方程式______。
(2)步骤③中MnO2的其作用是______,另外一种物质X可以是______。
A.MgCO3 B.ZnO C.MnCO3 D.Cu(OH)2
(3)MnO2与Li构成LiMnO2,它可作为某锂离子电池的正极材料,电池反应方程式为: Li1-xMnO2+LixC6=LiMnO2+6C,写出该锂离子电池的正极电极反应式______。MnO2可做超级电容器材料,用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2,其阳极的电极反应式是______.
(4)已知:H2S的电离常数K1=1.3×10―7,K2=7.0×10―15,在废水处理领域中常用H2S将Mn2+转化为MnS除去,向含有0.020 mol·L―1Mn2+废水中通入一定量的H2S气体,调节溶液的pH=a,当HS―浓度为1.0×10―4 mol·L―1时,Mn2+开始沉淀,则a=______。[已知:Ksp(MnS)=1.4×10―15]
高二化学填空题困难题查看答案及解析
中国的锰矿石和锌矿石产地在云南、广东、青海等。软锰矿是一种常见的锰矿石,其主要成分是MnO2,含少量Al2O3和SiO2。闪锌矿主要成分是ZnS,含少量FeS、CuS、CdS等杂质,晶体属于六方晶系。现以软锰矿和闪锌矿为原料制备MnO2和Zn,其简化流程如下。
已知:Ⅰ.矿石中所有金属元素在滤液A中均以离子形式存在。
Ⅱ.各种金属离子完全沉淀的pH如下表:
Zn2+ | Mn2+ | Fe2+ | Fe3+ | Al3+ | |
pH | 8.0 | 10.1 | 9.0 | 3.2 | 4.7 |
回答下列问题:
(1)步骤①中MnO2、CuS与硫酸共热时有淡黄色物质析出,请写出该反应的化学方程
式___________________。
(2)步骤②加入适量金属锌是为了回收金属,回收金属的主要成分是_________________。
(3)步骤③中MnO2的作用是________________,另外一种物质X可以是__________。
A.ZnO B.MgO C.Cu2(OH)2CO3 D.MnCO3
(4)锂离子电池的正极材料有多种,其中MnO2与Li构成LiMnO2是一种常见的正极材料。电池反应方程式为:Li1-xMnO2+LixC6=LiMnO2+6C,写出该锂离子电池的正极电极反应式_____________________。
已知:HCN的电离常数K=4.9×10-10,H2S的电离常数K1=1.3×10-7,K2=7.0×10-15,
向NaCN溶液中通入少量的H2S气体,反应的离子方程式为_______________________。
在废水处理领域中常用H2S将Mn2+转化为MnS除去,向含有0.020 mol·L-1 Mn2+废水
中通入一定量的H2S气体,调节溶液的pH=a,当HS-浓度为1.0×10―4 mol·L-1时,Mn2+开始沉淀,则a=________。[已知:Ksp(MnS)=1.4×10-15]
高二化学填空题困难题查看答案及解析
工业上主要采用软锰矿和闪锌矿联合生产MnO2和锌。软锰矿主要成分为MnO2;还含少量Al2O3和SiO2杂质。闪锌矿主要成分为ZnS,还含少量FeS、CuS杂质。现用稍过量的软锰矿和闪锌矿为原料,经过一系列处理后分别在两个电极生成产品“MnO2和锌”。工艺流程如下:
已知:Ⅰ:金属硫化物、硫酸、二氧化锰三者发生的反应均是氧化还原反应。
例如:MnO2+ZnS+2H2SO4MnSO4+ZnSO4+S+2H2O.
Ⅱ:4X-+Mn2+MnX42-,X-不参与电极反应。Zn2+与X-不反应。
Ⅲ:各种金属离子完全沉淀的pH如下表:
Zn2+ | Mn2+ | Fe2+ | Fe3+ | A13+ | |
pH | 8.0 | 10.1 | 9.0 | 3.2 | 4.7 |
回答下列问题:
(1)操作I的名称是_____________________。
(2)物质C是MnO2和ZnO的混合物。加入物质C充分作用后,过滤,所得固体的成分是________(用化学式表示)。
(3)电解溶液D的装置如下图所示,两个电极都是惰性电极。
①硫酸钠的作用是________________________。
②b电极的电极反应式是______________________。a电极的电极反应式是_______________________。
(4)若一定质量的闪锌矿中含1.76kgFeS,则在上述流程中1.76kgFeS消耗MnO2的质量为_______kg。
(5)现有0.4mol/L Mn(NO3)2、 0.8mol/LZn(NO3)2的混合溶液100mL,向该混合液中逐滴加入Na2S溶液,当MnS沉淀一定程度时,测得c(Mn2+)=2.0×10-3 mol/L,则此时c(Zn2+)=________[已知Ksp(ZnS)=1.3×10-24,Ksp(MnS)=2.6×10-13]
高二化学综合题中等难度题查看答案及解析
(12分)工业上用闪锌矿(主要成分为ZnS,还含有CdS、Fe2O3等杂质)为原料生产ZnSO4·7H2O的工艺流程如下:(已知Cd的金属活动性介于Zn和Fe之间)
(1)从滤渣A中可获得一种淡黄色非金属单质的副产品,其化学式为 。
(2)浸取时Fe2(SO4)3与ZnS发生反应的化学方程式为 。
(3)除铁过程控制溶液的pH在5.4左右,该反应的离子方程式为 。
该过程在空气入口处设计了一个类似淋浴喷头的装置,其目的是 。
(4)置换法除去重金属离子Cd2+,所用物质C为 。
(5)取28.70 g ZnSO4·7H2O加热至不同温度,剩余固体的质量变化如图所示。
680℃时所得固体的化学式为 。
a.ZnO b.Zn3O(SO4)2 c.ZnSO4 d.ZnSO4·H2O
高二化学填空题困难题查看答案及解析
如图是闪锌矿(主要成分是ZnS,含有少量FeS)制备ZnSO4·7H2O的一种工艺流程:闪锌矿粉→溶浸→除铁→结晶→ZnSO4∙7H2O。已知:相关金属离子浓度为0.1mol/L时形成氢氧化物沉淀的pH范围如表:
金属离子 | Fe3+ | Fe2+ | Zn2+ |
开始沉淀的pH | 1.5 | 6.3 | 6.2 |
沉淀完全的pH | 2.8 | 8.3 | 8.2 |
(1)闪锌矿在溶浸之前会将其粉碎,其目的是_____________。
(2)溶浸过程使用过量的Fe2(SO4)3溶液和H2SO4浸取矿粉,发生的主要反应是:ZnS+2Fe3+=Zn2++2Fe2++S。
①浸出液中含有的阳离子包括Zn2+、Fe2+、_____________。
②若改用CuSO4溶液浸取,发生复分解反应,也能达到浸出锌的目的,写出离子方程式_____________。
(3)工业除铁过程需要控制沉淀速率,因此分为还原和氧化两步先后进行,如图。还原过程将部分Fe3+转化为Fe2+,得到pH小于1.5的溶液。氧化过程向溶液中先加入氧化物a,再通入O2。下列说法正确的是_____________(填序号)。
A. 氧化物a可以是ZnO
B. 滤渣2的主要成分是Fe(OH)2
C. 加入ZnS的量和通入O2的速率都可以控制溶液中的c(Fe3+)
高二化学工业流程简单题查看答案及解析
干电池是日常生活中常用的电池,原料为Zn和MnO2。某工厂用软锰矿(含MnO2约70%及杂质Al2O3)和闪锌矿(含ZnS约80%及少量FeS杂质)共同生产。流程如下:
已知:①A是ZnSO4、MnSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3的混合液。
②Ⅳ中反应的方程式为:MnSO4+ZnSO4+2H2O MnO2+Zn+2H2SO4。
(1)混合物A中,属于还原产物的是______(填化学式)。
(2)加入X的作用是_____________________。已知溶液中各离子开始沉淀的pH如表所示,则加入X后,溶液pH应调整到_____(填字母)。
A.4.5 B.8.0 C.6.5 D.9.0
离子 | 开始沉淀pH | 完全沉淀pH |
Fe3+ | 2.3 | 3.2 |
Al3+ | 4.2 | 5.4 |
Zn2+ | 7.2 | 8.0 |
Mn2+ | 8.3 | 9.8 |
步骤Ⅱ加热的原因是____________________。适宜作为X加入步骤Ⅱ的物质为______(填字母)。
A.MnCO3 B.Zn2(OH)2CO3 C.NaOH D.KOH
(3)生产过程中除矿石外,还有哪些原料需要购买?____________(填化学式)。
(4)若要从步骤Ⅳ的过滤中得到芒硝晶体(Na2SO4·10H2O),则需要进行的实验操作有________、________、过滤、洗涤、干燥等。
高二化学工业流程中等难度题查看答案及解析