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h23锌及其化合物


元素化学 23:锌及其化合物
(时间:2.5 小时 满分:100 分) 第一题(9 分)推断一种金属元素
阅读如下信息后,回答问题:元素 M 是仅次于铁而在生物细胞中大量存在的金属元素, 是必需元素之一;M 用于制合金、白铁、干电池、烟火等;其粉末为强还原剂,可用于有机合 成、染料制备以及金、银的冶炼;其氧化物是一种白色颜料。 1.M 的元素符号是 ,核外电子

排布是 和 。 。

2.M 的最重要的两种矿物的化学式是

M 最重要的一种“矾”的名称是 ,化学式是 。 3.M 能否与强酸(HCl)或强碱(NaOH)反应。如果能,写出离子反应方程式。

4.试设计测定 M 的氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的 pH 的实验方案。

5.砒霜自古以来就被认为是剧毒的物质。古代确定人是否是砒霜中毒,常在硫酸介质中, 将 M 与砒霜混合生成 AsH3,AsH3 受热分解产生 As 单质,从而得到砷镜。 则产生 AsH3 的化学反应方程式为 。

第二题(10 分)书写反应方程式
1.把锌粉投入用 NaOH 碱化的 NaNO3 溶液,有氨气产生。试写出配平的化学方程式;

2.元素锌的氧化物和氢氧化物有两性。现将 5mol/L 的 Na2ZnO2 溶液和 8mol/L 的盐酸按 1 ︰2 体积比混合,请用一个离子方程式表述该反应;

3.锌钡白(立德粉)是 ZnSO4 和 BaS 以相同物质的量混合后反应制成白色颜料。 (1)写出由菱锌矿(ZnCO3)为主要原料制锌钡白的有关反应的化学方程式。

(2)若菱锌矿中含有 Fe2 、Ni2 等杂质,在制备过程中如何除去?(已知:φ 0.44,φ 0Ni2+/Ni=-0.25)
+ +

0

Fe

2+ /Fe=-

4.有人利用中学实验室里的常见试剂做了一个小魔术:铜币变“银币” , “银币”变“金 币” 。魔术手法如下:取某银白色金属 A 的粉末,投入氢氧化钠溶液,加热,发生反应①:A 溶于氢氧化钠得到无色透明的溶液甲,同时放出氢气;把铜币投入热的溶液甲,片刻,发生反 应②:铜币变成“银币” ;把“银币”从溶液甲中取出,用蒸馏水冲洗干净,并用细软的纸擦 干,发给观众悦目;从观众手里取回“银币” ,用坩埚钳夹住,在酒精灯火焰上加热,发生反
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应③: “银币”变成了与金的色泽几乎完全一样的“金币” 。 (1)写出反应①②的配平的化学方程式。

(2 ) “银”是什么?结出它的化学符号; “金”又是什么?给出它的通用名称。

第三题(9 分)锌的纳米化合物
纳米科技是 20 世纪 80 年代末期诞生并正在崛起的新科技,纳米结构的微粒具有微米粒子 所不具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应等。 1.作为一种过渡金属硫化物,纳米硫化锌显示出许多特异的光电性能,在光致发光、电 致发光、磷光体、传感器、红外窗口材料、光催化等许多领域有着广泛的用途。 (1)在一项新型的制备纳米硫化锌的(快速)均匀沉淀法中,先利用气相蒸发技术制备 出平均粒径为 80nm 的锌粉粒子,高活性的锌粉粒子在接触空气时表面会有一部分被氧化,即 为 Zn/ZnO 纳米粉粒。 将适量的 Zn/ZnO 粉粒置于一定浓度的 Na2S 溶液中, 形成悬浮液, 在 50℃ 下超声振荡,反应体系的颜色由黑转白,形成 ZnS 沉淀,过滤,洗涤,得到平均粒径为 40nm 的球状 ZnS 微粒。请写出上述反应的化学方程式;

(2)纳米硫化锌制备方法有很多。还可以采用氧化还原法合成 ZnS 纳米粒子,并结合水 热或溶剂热法的特点,使之在“活性”水或甲苯中进行反应。①水热法:摩尔比 1︰1 准确称 量 0.02mol 硫代硫酸钠和醋酸锌(分析纯),分别用适量去离子水溶解、混合均匀、搅拌 0.5h 后移入水热反应釜中,加去离子水至填充度约为 85%密封,用磁力搅拌器进行搅拌,同时缓慢 加热升温。②溶剂热法:同上相同量的反应物,分别加入 50mL 甲苯,100℃下恒温搅拌 1h 完 全溶解后混合搅拌,移入反应釜,填充度约为 85%密封,加热升温。上面两种方法中,有以下 共同特点:都发生氧化还原反应,都是硫代硫酸钠既作氧化剂又是还原剂,而且产物中都有酸 性物质生成(但不是同种酸)。假设两个反应都恰好完全反应,请写出两个化学方程式。

2.尖晶石的合成常利用前驱物法,例如合成 ZnFe2O4,先将 Zn2 、Fe3 按浓度比 1︰2 配 成溶液,再向溶液中加入适量 Na2C2O4 溶液, 加热蒸发得沉淀前驱物,将前驱物熔烧即得产物。 (1)写出有关反应式;
+ +

(2)说明前驱物法的优点(至少三点)

第四题(10 分)推断锌的无机化合物
将 ZnSO4 溶液与 H2O2 混合,再往混合溶液中加入适量的 NaOH 溶液,不久可沉淀出二元 化合物 A。X 射线研究表明,A 与黄铁矿 FeS2 具有相同的结构。
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1.写出生成 A 的离子反应方程式。

2.FeS2 的结构与 NaCl 结构相似。将 Na 用 A 中阳离子(记为 X)取代,Cl 用 A 中的阴 离子(记为 Y)取代,即得到 A 的结构。X 射线研究表明,A 的晶胞边长为 a=487pm。 (1)试计算 A 的密度。





(2)X 原子的 Y 原子的配位多面体是什么?配位数是多少?这些配位多面体按怎样的方 式相互连接?根据这些问题的解答,可推知 X—Y 键的键型如何?

(3)X 射线测定结果表明,在 A 阴离子基团中 Y 原子间的键距为 148pm,而典型的 Y 的 半径为 140pm。这些事实说明 A 中阴离子基团中的键型如何?

3.A 微溶于水,加热时能发生水解。当 pH<5 时,A 的溶解度增大,这是为什么?试用 化学反应方程式解释。

4.在潮湿的空气中,A 到 200℃时,会生成少量的 B。已知 B 的元素组成与 A 的元素组 成完全相同,且 B 的阴离子的价电子数比 NO 的价电子数多 2。试确定 B 的分子式,并写出生 成 B 的离子方程式。

第五题(13 分)推断锌的有机化合物
化合物 A 由前四周期的三种元素组成,能与水反应,生成白色沉淀 B 和无色气体 C;B 既 能溶于强酸,又能溶于强碱,还能溶于氨水;C 是非极性分子,能燃烧;1.000g A 与水反应后 产生的气体 C 燃烧后,产物经干燥后得到 0.923g 气体 D,D 也是非极性分子。 1.写出 B、C、D 的化学式;

2.写出 A 的化学式,判断 A 是离子化合物还是共价化合物?

3.写出 A 与水反应的化学方程式,该反应能发生的最主要原因是什么?

4.写出溶解 B 的三个方程式

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5.A 在干冰的温度下可与 SO2 反应,写出该反应的化学方程式。

6.将 A 在氨气气氛中加热到 150℃,并保持 5 小时左右,得到白色粉末 E,E 不溶于液氨 但溶于氨基钾的液氨溶液。将 E 加热到 330℃,可得到深灰色、粉 末状含两种元素化合物 F,F 式量大于 100。 (1)写出生成 E 的化学反应方程式。

(2)E 溶于液氨后溶液中阴离子的立体结构。 (3)E 加热到 330℃时生成 F 的化学反应方程式。

第六题(9 分)推断锌的一种配合物

ZnCO3 与醋酸溶液反应,析出晶体,并在氯仿中重结晶,得到无水晶体 A。A 是具有很高 对称性的配合物分子。将 A 在空气在灼烧,得到 ZnO,失重 48.4%。 1.通过计算确定 A 的化学式;

2.写出制备 A 的化学方程式;

3.Zn 的常见配位数是 4,画出 A 分子的空间结构, 说明中心原子 Zn 的杂化态。

4.铍和锌分别为ⅡA 及ⅡB 族元素,在很多性质上相 类似。因此 Be 也可以形成结构与 A 相似的配合物 B。但 Zn 的配合物易水解,而 Be 的配合物不易水解。请解释。

第七题(11 分)锌铁合金中制备硫酸锌
我国每年都有一定量废锌铁合金的机 械零件、废弃物的回收是对我国有限的自 然资源充分挖掘和利用。废锌铁合金机械 零件中含锌约为 80%, 含铁 18%左右, 砷、 铜合为 2%左右。右图是用废锌铁合金机 械零件为原料制备硫酸锌的工艺流程图: ①酸溶:在带搅拌的耐酸反应器中加 入 30%的稀硫酸,然后加入破碎好过量的 废锌铁合金零件,开始反应,用水蒸汽对 反应器加热,温度控制在 80~95℃之间,
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可间断加热、搅拌、反应至无气体放出,pH 值为 5.1 即为反应终点。 ②过滤:反应终止后,趁热过滤。 + + ③用黄铁钒法净化除铁:向滤液中加入氧化剂 NaClO3,将 Fe2 全部转化为 Fe3 ,控制加 + 热温度为 85~95℃之间,pH 值在 1.6~1.8 范围。在搅拌的条件下,加入 Na2SO4,Fe3 在热溶 液中生成黄色黄铁矾大颗粒沉淀,趁热过滤,除去杂质铁。 ④蒸发和结晶:将最后过滤所得纯净的硫酸锌溶液注入蒸发器中,加热蒸发至外观溶液表 7H2O 晶体。 面出现鳞片时,停止加热,趁热将浓溶液注入结晶器中,冷却结晶出无色的 ZnSO4· ZnSO · 7H O ⑤离心脱水:把所得 4 2 晶体放入离心机内离心脱水,包装。 1.写出酸溶中可能发生的主要反应方程式(7 个) ;

2.为什么酸溶中要控制 pH 约 5.1 为终点?

3.步骤②中的过滤得到的滤渣是什么?

4.步骤①②所在的生产车间中通风和防护措施一定要良好,为什么?

5.写出步骤③中的两步反应方程式(已知黄铁钒晶体含 4.74%的 Na 和 34.57%的 Fe)

第八题(13 分)铜锌离子的分离和消除
在很多农药的生产过程中,铜盐、锌盐作为催化剂,部分残留于母液中而产生了含金属离 子铜、锌的废水。铜、锌离子在水体、土壤中的累积会对生物产生严重污染,必须采用适当方 法去。目前国内对重金属离子的去除主要采用沉淀法、电解化学法等,将其浓度降到 10mg/L, 稀释 10 倍后排放。 1.氢氧化物沉淀法:取一定量含铜、锌废水,用 NaOH 溶液调节废水 pH,反应一定时间 后过滤或离心分离,取滤液酸化后测定金属离子的浓度。 10-20;Ksp[Zn(OH)2]=1.2× 10-17 已知:Ksp[Cu(OH)2]=2.2× + + (1)分别计算调节 pH 为多少时,滤液中 Cu2 、Zn2 的含量可达标;

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+ + (2)将 pH 调节到上题的计算值,实际检测到 Cu2 、Zn2 的含量还是严重超标,请问可 能是什么原因?

(3)适当增加几个 pH 值单位,检测到滤液中铜、锌的含量有所下降;但再增加 pH 值, 则检测到滤液中铜、锌的含量上升很多,请问铜、锌含量升高的原因是什么?

2.微电解沉淀法:取含铜、锌废水,放入 Fe-C 电极,通空气,用浓 H2SO4 调溶液 pH =2, 每 20min 取样加饱和石灰乳调 pH=8~9, 搅拌后抽滤, 取滤液分析测定金属离子的浓度。 (1)写出 1 个阳极和 2 个阴极反应方程式

+ (2)本法与氢氧化物沉淀法的共同之处是最后调节 pH 进行沉淀,但该法检测到 Cu2 、 Zn2+的含量比上法低的多,可能是什么原因,说明 2 点?

+ + (3)本法检测结果 Cu2 比 Zn2 的含量低得多(约 1/12) ,可能是什么原因?

3.请从实验结果和操作运行成本考虑,再提出一种消除铜、锌离子的实验方法

第九题(16 分)从锌锰干电池废物中制备硫酸锌
锌锰干电池由于其贮存和使用寿命较短,大都为一次性电池,用完之后被当作垃圾扔掉。 这不仅浪费了宝贵的金属资源,而且还会产生严重的环境污染。下表是各类电池的综合成分分 析结果: 主要成分 锌 锰 镉 铅 汞 铁 铜 碳 其它 13 含量 P% 13~27 14~28 0.010 0.1~0.3 0.004 23~26 0.5~0.7 5~6 通过简单的机械处理,将电池中各组分进行最大在限度的分离,从而使整个处理过程得到 简化。再分别对锌皮和锰粉进行湿法处理,通过预处理、浸取、净化等工序制出产品。工艺流 程如下图:

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1.锌锰干电池的成分, (1)写出电极反应和总反应;

(2)如果正极反应没有 MnO2 的参与,干电池将难于持续稳定工作,说明理由。

2.在预处理中, (1)分离铁皮和锌皮的方法是 (2) 洗液加(NH4)2CO3 在 pH=7.5 沉淀出 3.二氧化锰生产中, (1) 写出加入 30%盐酸溶解时的离子方程式 (2)盐酸溶解后回收的渣是 (3)第一次加 H2O2 后调解 pH≈5,目的是 (4) 第二次加 H2O2 后调解 pH≈9, 写出反应方程式 4.硫酸锌生产中, (1)置换是保证七水硫酸锌纯度的关键工序,其目的是 (2) 加入的 X 虽然对生产成品没有影响, 但可以增加硫酸锌的产率, 据此判断 X 是 写出反应方程式 。 ; ;

; 。 ;

; ; ,

(3)制备硫酸锌中需要填充的操作步骤是 。 5. 另一种对废旧电池的无害化处理和综合利用的方法: 硫酸浸取锌锰干电池 (并加入 FeS) , 制取的硫酸锌和硫酸锰用于配制复合微肥。 (1)该反应另外加入 FeS,作用是什么?

(2)请写出该反应的两个化学反应方程式

(3)硫酸锌和硫酸锰溶液中可能会引入的新杂质是什么,如何除去?

命题与组卷:胡波 2008 年 2 月于浙江慈溪 中学综合学科网版权所有,任何网站不得转载
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《锌及其化合物》知识要点
一、锌及其化合物 1.Zn:酸碱中均溶解; 2.ZnS:白色颜料,难溶于水、易溶于酸; 3.Zn(OH)2:溶于酸、强碱、氨水; 4.矿:ZnS、ZnCO3:煅烧为 ZnO,用 C 还原。 二、几个名词解释
1.锌(zinc) :化学元素,基态电子构型[Ar]3d104s2。化合价+2。青白色金属。比重 7.14(25℃) 。 熔点 419.58℃,沸点 907℃。熔化热 7368.7 焦/摩。气化热 1.1597× 105 焦/摩。第一、二级电离势 - - 分别为 9.391、17.96 电子伏。六方晶格。金属原子半径 1.38× 10 10 米。离子半径 7.4× 10 11 米(+ - 6 + 2 价 ) 。 电 阻 率 5.88× 10 欧 · 厘 米 。 标 准 电 极 电 位 EZn2
Zn

粉 铅 99.5%锌锌 2.氧化锌(Zinc oxide) :俗称“锌氧粉” 、 “锌白” 。化学式 ZnO。白色六方晶体 或粉末。比重 5.606,熔点 1975℃。不溶于水、乙醇,溶于酸、碱和氯化铵溶液。一种两性氧 化物。在 500℃时变为黄色,冷却又恢复白色。在高温下,将熔融的锌蒸发成雾,在预热的空 气中进行氧化,即可制得;或将碳酸锌灼烧而得。用于油漆、油墨、橡胶、陶瓷、水泥、玻璃 等工业。医药上用作收敛、防腐药,其洗剂、粉剂、软膏和糊剂可用于治疗湿疹、皮炎等。在 复印机中用作光导体等。 3.氢氧化锌(zinc hydroxide) :化学式 Zn(OH)2。无色正交晶体或白色粉末。比重 3.053。在 125℃分解而成氧化锌。一种两性氢氧化物。极微溶于水,溶于酸、碱溶液和氨水。由锌盐 溶液与氢氧化钾或氢氧化钠作用而制得。用于制外科敷料、橡胶等。 4.氯化锌(zinc chloride) :化学式 ZnCl2。白色六方晶体。易潮解。比重 2.91(25℃) 。熔点 283℃, 沸点 732℃。易溶于水、甲醇、乙醇、乙醚、丙酮、甘油、吡啶、苯胺等,不溶于液氨。水解时生 成白色氢氧化锌沉淀。在高温时能溶解金属氧化物,故称焊药水。具有溶解纤维素的特性。由锌 或氧化锌与盐酸作用而制得。在有机合成中用作脱水剂和缩聚剂,还可用作催化剂、焊接助熔剂、 媒染剂、木材防腐剂、石油净化剂以及用于制造干电池、钢化纸、染料、农药、颜料、药物等。 5. 硫酸锌 (Zinc sulfate) : 俗称 “皓矾” 。 化学式 ZnSO4· 7H2O。 无色正交晶体。 比重 1.957 (25℃) 。 在干燥空气中逐渐风化。 熔点 100℃。 加热至 280℃。 失去结晶水而成无水物, 比重 3.54 (25℃) 。 在灼烧至红热时则分解为氧化锌。易溶于水,微溶于乙醇、甘油。由锌或氧化锌与硫酸作用 或由硫化锌在空气中焙烧而制得。工业上用以制备锌钡白及其他锌化合物;亦用作媒染剂、 收敛剂、防腐剂以及用于电镀锌、印刷及制造人造纤维等。 6.碳酸锌(zine carbonate) :化学式 ZnCO3。无色三方晶体或白色结晶粉末。比重 4.398。在 300℃失去二氧化碳而成氧化锌。不溶于水、液氨、丙酮、吡啶,溶于酸、碱和铵盐溶液。 与水共煮转化为碱式盐。由锌盐溶液与碳酸氢钾(或碳酸氢钠)作用而得。自然界中以菱锌 矿形式存在。用于制造橡胶、陶瓷、锌白、药物、化妆品以及用作动物饲养的营养补充剂。 7.硫化锌(zinc sulfide) :化学式 Ag2S。有两种变体:①α -ZnS:无色六方晶体。比重 3.98,熔 点 1700±20℃(在 5.066×106 帕下) ,沸点 1185℃。几乎不溶于水和醋酸,易溶于酸。在自然界 中以纤维锌矿形式存在;②β -ZnS:无色立方晶体,比重 4.102(25℃) ,转变点 1020℃。几乎 不溶于水,易溶于酸。在自然界中以闪锌矿形式存在。硫化锌见光逐渐变色。在潮湿空气中长期 放置全部分转化成硫酸锌。由硫化氢通入锌盐溶液而得。主要用于制造白色颜料、发光粉等。

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参考答案(专题 23)
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第一题(9 分)
1.Zn;[Ar]3d104s2(各 0.5 分) 2.ZnS(闪锌矿) 、ZnCO3(菱锌矿) ;皓矾、ZnSO4·7H2O。 (各 0.5 分) 3.Zn+2H =Zn2 +H2↑;Zn+2OH +2H2O=Zn(OH)42 +H2(各 0.5 分)
+ + - -

4.配制—定的浓度,如 0.10mol/LZn2 盐溶液,取出一定体积置于烧杯中,在不断搅拌


下逐滴加入稀的氢氧化钠溶液;到开始析出沉淀时,测量溶液的 pH;而后慢慢滴加 NaOH 溶 液到最后一滴不产生沉淀时,再测量溶液的 pH,即得开始沉淀和完全沉淀时的 pH。 (2.5 分) 5.As2O3+6Zn+6H2SO4=2AsH3+6ZnSO4+3H2O。 (1.5 分)

第二题(10 分)
1.4Zn+NaNO3+7NaOH+6H2O=4Na2[Zn(OH)4]+NH3↑(2 分) 2.5ZnO22-+16H+=2Zn(OH)2↓+3Zn2++6H2O(2 分) 3.(1)ZnCO3+HSO=ZnSO4+CO2↑十 HO(0.5 分) ZnSO+BaS=ZnS↓十 BaSO↓(1 分)
+ + (2)Fe2 应首先用氧化剂使其氧化为 Fe3 ,再加碱使其生成 Fe(OH)3 沉淀除去(1 分)

Ni2+可用金属锌置换除去:Ni??++Zn=Zn2+十 Ni(0.5 分) 4.(1)①Zn+2OH-→ZnO22-+H↑ (2)“银”是 Zn(锌)
②ZnO
2-

+Cu=CuO2 +Zn(各 1 分)


“金”是黄铜(或铜锌合金)(各 0.5 分) ZnO+Na2S+H2O→ZnS+2NaOH(1 分)

第 题( 第三题 (9 9分 分) )
1. (1)2Zn+O2→2ZnO(0.5 分) (2)①Zn(CH3COO)2+Na2S2O3+H2O→ZnS+2CH3COOH+Na2SO4 ②Zn(CH3COO)2+Na2S2O3+C6H5CH3→ZnS+2CH3COONa+CH3C6H4SO3H + + - 2. (1)①Zn2 +2Fe3 +4C2O42 =ZnC2O4↓+Fe2(C2O4)3 (各 1.5 分) ZnFe2O4+4CO↑+4CO2↑(各 1.5 分) ②ZnC2O4+Fe2(C2O4)3 (2)①比例精确 ②混合物均匀 ③条件温和(各 0.5 分)

第四题(10 分)
1.Zn2 +H2O2+2OH =ZnO2+2H2O(1.5 分)
+ -

2. (1) ? ? Z ? M ?

V ? NA

4 ? (65.39 ? 16.00 ? 2) =5.6g/cm3(2 分) (487? 10?10 ) 3 ? 6.02 ? 1023

(2)ZnO2 中 Zn 原子的 O 原子配位多面体是八面体,配位数为 6;Zn 原子的配位多面 体可共面连接;在 ZnO2 晶体中 Zn-O 键包含相当大的共价键成分(1.5 分) (3)O-O 键距小于典型的 O2 半径的 2 倍,说明两个 O 原子间的化学键是共价键。


若是离子键,则键距非常接近于离子半径的两倍,而不是小于离子半径。 (1.5 分) 3.ZnO2+2H2O=Zn(OH)2+H2O2;当 pH<5 时,H+增大,H+与 Zn(OH)2 继续反应: Zn(OH)2+2H+=Zn2++2H2O,这样 ZnO2 的水解向右移动。 (1.5 分) 4.Zn(O2)2;3O22-+2H2O=2O2-+4OH-(各 1 分)

第五题(13 分)
1.B:Zn(OH)2
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C:CH4

D:CO2(各 1 分)
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2.Zn(CH3)2(1.5 分)

共价化合物(0.5 分)

3.Zn(CH3)2+2H2O=Zn(OH)2+CH4(1.5 分) 强酸制弱酸原理(H2O 的酸性 CH4 强) (1 分) 4.Zn(OH)2+2H+=Zn2++2H2O Zn(OH)2+2OH-=Zn(OH)42- Zn(OH)2+4NH3=Zn(NH3)42++2OH-(各 0.5 分) 5.Zn(CH3)2+2SO2=ZnSO3+(CH3)2SO(1 分) 6. (1)Zn(CH3)2+2NH3=Zn(NH2)2+2CH4(1 分) (2) (1 分)

(3)3Zn(NH2)2=Zn3N2+4NH3↑(1 分)

第六题(9 分)
1.如果 A 分子中只有 1 个 Zn 原子(第一猜想为 ZnAc2,183.4) ,则式量为 157.8,不可 能为 ZnAc2,且比 ZnAc2 小 25.6。 (1 分) 设 A 的化学式为 ZnOxAc2-2x(或 Zn(OH)yAc2-y) ,x=0.25(y=0.61,不合理) ,所以 A 的 化学式为 Zn4OAc6(2 分) 2.4BeCO3+6CH3COOH→4CO2↑+3H2O+Be4O(OOCCH3)6(2 分)

3.

(2 分)

sp3(0.5 分)

4.因为 Be 是第二周期元素,Be 以 sp3 杂化成键后,四个价轨道已饱和,无 d 轨道,H2O 分子中 O 原子的电子难以进攻, 故 Be4O(CH3COO)6 不易水解。 而 Zn 处于第四周期, 有 d 轨道, H2O 分子可以进攻 Zn 的 d 轨道,所以 Zn4O(CH3COO)6 易于水解。 (1.5 分)

第七题(11 分)
1.Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O CuO+H2SO4=CuSO4+H2O
3+ 2+ 2+

Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O Cu2++Zn=Cu+Zn2+

2Fe +Zn=2Fe +Zn (各 0.5 分) 2.目的是用 Zn 置换出 Cu,并还原 Fe3+,pH 太低 Zn 主要是置换出 H2。 (1.5 分) 3.Cu、As(各 0.5 分) 4.As 有部分形成 AsH3 气体放出,AsH3 有毒。 (1 分) 5.6FeSO4+NaClO3+3H2SO4=3Fe2(SO4)3+NaCl+3H2O(1.5 分)
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3Fe2(SO4)3+Na2SO4+12H2O=2NaFe3(SO4)2(OH)6↓+6H2SO4(2.5 分) 第八题(13 分)
+ - - - 1. (1)[Cu2 ]=1.57×10 4mol/L [OH ]=1.18×10 8mol/L pH=6.1

[Zn2+]=1.53×10-4mol/L [OH-]=2.80×10-7mol/L pH=7.4(各 1 分) (2)废水成分复杂且含有许多有机化合物,有机配体与部分金属离子结合,这部分金 属离子不能用氢氧化物法去除,从而使理论计算和实际结果差异较大。 (1 分) (3)铜离子可以形成多羟基配合物,当溶液碱性较强时,氢氧化铜沉淀又会以配合物 离子的形式进入溶液;氢氧化锌具有两性,当溶液碱性强时也会重新进入溶液。 (2 分)
- + 2. (1)阳极:Fe-2e =Fe2 + - 阴极:2H +2e =H2↑

4H++O2+4e-=2H2O(各 1 分)

(2)电极反应中得到的新生态的氢([H])具有较大活性,能与废水中许多组分发生氧
+ 化还原作用,起到消除配体的作用;阳极的铁发生氧化反应生成 Fe2 (进一步氧

化为 Fe3 ) ,Fe2 (Fe3 )在后续沉淀实验的碱性条件下形成具有较高絮凝吸附活
+ + +

性的絮凝剂,使沉淀反应生成的沉淀物更加有效地沉淀下去。 (2 分) (3)随着反应的进行,反应体系的 pH 值升高,铜也会在阴极上发生还原反应生成金 属单质被吸附或截留在反应体系中。 (1 分) 3.形成硫化物的沉淀法:pH≈8 时加入 Na2S 进行沉淀(2 分)

第九题(16 分)
- + 1. (1)负极:Zn-2e =Zn2 (0.5 分) + - 正极:2NH4 +2e =2NH3+H2(0.5 分) 总反应:Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)(1 分) (2)正极反应的中间产物附着在石墨上,增加了电池的内阻。 (1 分) 2. (1)磁选(1 分) (2)碱式碳酸锌 Zn2(OH)2CO3(1 分) + - + 3. (1)MnO2+4H +2Cl =Mn2 +Cl2↑+2H2O; - + Mn2O3+2Cl +6H =2Mn2++Cl2↑+3H2O(各 0.5 分) (2)碳黑(1 分) + + (3)除去 Fe2 和 Fe3 (1 分) + - (4)Mn2 +H2O2+2OH =MnO2↓+2H2O(1 分) 4. (1)除去汞、镉、铅等离子(1 分) (2)碱式碳酸锌(0.5 分) Zn2(OH)2CO3+2H2SO4=ZnSO4+3H2O+CO2↑(0.5 分) (3)浓缩结晶(1 分) 5. (1)还原剂,将四价锰还原为二价锰; (1 分)

(2)9MnO2+2FeS+10H2SO4→9MnSO4+Fe2(SO4)3+10H2O(1.5 分) Zn+H2SO4→ZnSO4+H2↑(0.5 分) (3)引入新杂质 Fe3


调节 pH 使沉淀 Fe3 (各 0.5 分)


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