【解析】根据装置图可知,最左侧装置是制备SO2、中间装置用来制备硫代硫酸钠(Na2S2O3),右侧装置是尾气处理装置(吸收SO2)。
(1)b用来制备SO2,实验室常用亚硫酸钠(或亚硫酸氢钠)和硫酸反应生成二氧化硫、硫酸钠和水,离子方程式为:SO32—+2H+=SO2↑+H2O或HSO3—+H+=SO2↑+H2O;根据制取硫代硫酸钠(Na2S2O3)的方程式2Na2S+Na2CO3 +4SO2==3Na2S2O3+CO2,可知c中试剂为硫化钠和碳酸钠混合溶液; (2)因为SO2具有氧化性,溶液中存在S2—,所以二者能发生氧化还原反应生成单质S; (3)d是尾气处理装置(吸收SO2),所以d中盛放的试剂是NaOH溶液;
(4)控制SO2生成速率,可以采取控制反应温度、调节酸的滴加速度(或调节酸的浓度)的方法; (5)硫代硫酸钠(Na2S2O3)属于强碱弱酸盐,与酸容易发生反应(S2O32-+2H+=S↓+SO2↑+H2O),如若SO2过量,则溶液显酸性,硫代硫酸钠(Na2S2O3)就发生反应导致产品质量减少。
19、(2014·海南单科化学卷,T20-II)(14分)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)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____。 (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_______操作.
(3)浸出液“净化”过程中加入的主要物质为________,其作用是__________________。 (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____。 (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____________________。
含尘烟气 净化、制酸
废电积液 硫化锌精
焙烧 焙
浸出 浸出液 净化 滤液 电解沉锌
浸出渣 回收利滤渣 回收利
(6)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____。(注:炉甘石的主要成分为碳酸锌,倭铅是指金属锌) 【答案】(14分)
(1)ZnO (2分) (2)浸出 (2分) (3)锌粉 置换出Fe等 (每空2分,共4分) (4)O2 (2分) (5)2ZnS+4H++O2=2Zn2++2S↓+2H2O (2分) (6)ZnCO3+2C
Zn+3CO↑ (2分)
【解析】(1)硫化锌精矿的主要成分为ZnS,在沸腾炉中与氧气发生反应的方程式为ZnS+O2
ZnO+SO2,故产生焙砂的主要成分的化学式ZnO;
(2)从流程图可以看出,“浸出”环节需要加入酸,所以用焙烧过程中产生的含尘烟气制取的酸,可用于后续的浸出操作;
(3)为了保证“浸出”环节焙砂能够全部溶解,所以加入的酸是过量的,此时杂质Fe3+也存在于“浸出液”中,所以加入锌粉的目的就是置换出Fe;
(4)根据题目中的信息“阴极采用铝板,阳极采用Pb-Ag合金惰性电极”,则阳极为惰性电极,此时阳极参加反应的微粒是OH—,电极反应式4OH—+4e—=2H2O+O2↑,故阳极逸出的气体是O2;
(5)根据信息“氧压酸浸”,可知参加反应的物质时ZnS、O2和酸提供的H+,生成物“有工业价值的非金属单质”即为S,所以离子方程式为2ZnS+4H++O2=2Zn2++2S↓+2H2O;
(6)该炼锌工艺参加反应的物质时煤炭饼和炉甘石(碳酸锌),得到的物质是倭铅(金属锌) 和CO,ZnCO3+2C
Zn+3CO↑。
20.(2014·全国理综II化学卷,T27)(15分)铅及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及X射线防护材料等。回答下列问题:
第一节
铅是碳的同族元素,比碳多4个电子层,铅在元素周期表的位置为第_ _周期、
第_ _族,PbO2的酸性比CO2的酸性 (填“强”“弱”)。
第二节 第三节
PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体,反应的化学方程式为 。 PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得反应的离子方程式为 ;PbO2
也可以通过石墨为电极Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生的电极反应式为_ _。阴极上观察到的现象是_ _;若电解液中不加入Cu(NO3)2,阴极发生的电极反应式为 _,这样做的主要缺点是_ 。
第四节 重4.0%(即PbO2在加热过程发生分解的失重曲线如下图所示,已知失重曲线上的a点为样品失
样品起始质量—a点固体质量?100%)的残留固体,若a点固体组成表示为PbOx
样品起始质量或mPbO2·nPbO,列式计算x值和m:n值_ _。
【答案】(15分)
(1) 六 ⅣA 弱 (2)PbO2+4HCl(浓)
PbCl2+Cl2↑+2H2O
(3)PbO+ClO—= PbO2+Cl— Pb2++2H2O - 2e— = PbO2↓+ 4H+
石墨上包上铜镀层 Pb2++2e— =Pb↓ 不能有效利用Pb2+
(4)根据PbO2
据mPbO2·nPbO,
PbOx+
2?x2?x239?4.0%O2↑,有×32=239?4.0%,x?2?=1.4 ,根22162m?nm0.42= ?1.4,=
n0.63m?n【解析】碳在元素周期表中的位置是第二周期,IVA族,由图中所给的信息“铅是碳的同族元素,比碳多4个电子层(相当于比C的周期数大4)”,所以铅在元素周期表的位置为第六周期,IVA族;由于同主族元素随着核电荷数的逐渐增大,元素的非金属性逐渐减弱,所以PbO2的酸性比CO2的酸性要弱;
(2)PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体,则该黄色色气体是Cl2,(则意味着该反应为氧化还原反应),所以反应的方程式为PbO2+4HCl(浓)
PbCl2+Cl2↑+2H2O;
(3)由题目提供的信息可知,PbO与次氯酸钠溶液反应属于氧化还原反应,Pb化合价升高,Cl元素化合价降低,故离子方程式为PbO+ClO—= PbO2+Cl—;
(4)电解池的阳极发生失电子反应(氧化反应),因为Pb2+→PbO2属于氧化反应,所以发生的电极反应为Pb2++2H2O - 2e— = PbO2↓+ 4H+;由于Cu2+的放电能力强于Pb2+,故阴极上的电极反应为
Cu2++2e—=Cu,则阴极产生的现象是石墨上包上铜镀层;若电解液中不加入Cu(NO3)2,阴极发生的电极反应式为Pb2++2e— =Pb↓,这样一来就不能有效利用Pb2+。
(5)样品失重的原因是生成了氧气,根据PbO2
PbOx+
2?x2?xO2↑,有×32=239?4.0%,22x?2?239?4.0%2m?nm0.42=1.4 ,根据mPbO2·nPbO,=。 ?1.4,=
n0.6316m?n21.(2014·全国大纲版理综化学卷,T27)(15分)A、B、D、E、F为短周期元素,非金属元素A最外层电子数与其周期数相同,B的最外层电子数是其所在周期数的2倍。B 在D中充分燃烧能生成其最高价化合物BD2。E与D2具有相同的电子数。A在F中燃烧,产物溶于水得到一种强酸。回答下列问题:
+
-
(1)A在周期表中的位置是 ,写出一种工业制备单质F的离子方程式 。
(2)B、D、E组成的一种盐中,E的质量分数为43%,其俗名为 ,其水溶液与F单质反应的化学方程式为 ;在产物中加入少量KI,反应后加人CC14并振荡,有 机层显 色。
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