Question

锌钡白是一种白色颜料．工业上是由ZnSO₄与BaS溶液混合而成：BaS+ZnSO₄=ZnS↓+BaSO₄↓．以下是工业生产流程．请回答有关问题：

Ⅰ．ZnSO₄溶液的制备与提纯有关资料：已知Zn（OH）₂与Al（OH）₃相似，能溶于过量的NaOH溶液生成Na₂ZnO₂；菱锌矿的主要成分是ZnCO₃，含少量SiO₂、FeCO₃、Cu₂（OH）₂CO₃等．
（1）②中使用的氧化剂最好是下列的______（填序号），理由是______．
　　　　A．Cl₂　　　 B．H₂O₂　　　　 C．KMnO₄　　　　 D．浓HNO₃
（2）写出反应④的离子方程式：______．
（3）为了达到综合利用、节能减排的目的，上述流程中步骤______产生的______可以用于步骤______（其中步骤选填①、②、③、④、⑤）．

Ⅱ．BaS溶液的制备
有关数据：Ba（s）+S（s）+2O₂（g）=BaSO₄（s）；△H=-1473.2kJ?mol^-1
C（s）+-O₂（g）=CO（g）；△H=-110.5kJ?mol^-1
Ba（s）+S（s）=BaS（s）；△H=-460kJ?mol^-1
重晶石（BaSo4）矿粉、煤粉BaS+CO↑BaS溶液
（4）煅烧还原的热化学方程式为：______．
（5）经检验BaS的水溶液呈碱性，原因是（用离子方程式表示）______．

Ⅲ．制取锌钡白
（6）Ⅰ中步骤⑤使用硫酸的量要适当，如果所得溶液的酸性过强，产生的后果是______．

Answer 1

解：（1）ZnCO₃，FeCO₃、Cu₂（OH）₂CO₃都能溶液足量5mol/L硫酸溶液中，生成ZnSO₄，FeSO₄，CuSO₄，CO₂，H₂O；SiO₂不溶于硫酸，步骤①得到滤渣为SiO₂；滤液为ZnSO₄，FeSO₄，CuSO₄，H₂O；步骤②用氧化剂是氧化亚铁离子；
A、氯气做氧化剂氧化亚铁离子会引入氯离子，且氯气有毒，故A不选；
B、过氧化氢做氧化剂被还原为水，不引入新的杂质，过量的过氧化氢加热胡分解生成氧气和水，故B正确；
C、KMnO₄ 做氧化剂会引入K⁺，MnO₄^-，故C错误；
D、浓HNO₃做氧化剂会被还原为有毒气体NO₂，引入杂质离子NO₃^-，故D错误；
故答案为：B；不会引入新的杂质离子；
（2）偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳气体会生成氢氧化铝沉淀，由此推断步骤④发生的反应是Na₂ZnO₂，NaOH和二氧化碳反应滤渣为Zn（OH）₂，滤液为NaHCO₃，反应的离子方程式为：ZnO₂^2-+2CO₂+2H₂O=Zn（OH）₂↓+2HCO₃^-，故答案为：ZnO₂^2-+2CO₂+2H₂O=Zn（OH）₂↓+2HCO₃^-；
（3）步骤④中的CO₂气体来自步骤①酸浸反应放出的气体，可以节能减排，故答案为：①；CO₂；④；
（4）①Ba（s）+S（s）+2O₂（g）=BaSO₄（s）；△H=-1473.2kJ?mol^-1
②C（s）+O₂（g）=CO（g）；△H=-110.5kJ?mol^-1
③Ba（s）+S（s）=BaS（s）；△H=-460kJ?mol^-1
依据盖斯定律②×4-③-①得到热化学方程式为：BaSO₄（s）+4C（s）=BaS（s）+4CO（g）△H=+571.2 kJ?mol^-1，
故答案为：BaSO₄（s）+4C（s）=BaS（s）+4CO（g）△H=+571.2 kJ?mol^-1；
（5）经检验BaS的水溶液呈碱性说明硫离子水解的原因，反应的离子方程式为S^2-+H₂O?HS^-+OH^-，故答案为：S^2-+H₂O?HS^-+OH^-；
（6）若步骤⑤为氢氧化锌和改过了硫酸反应，所得溶液中含有硫酸锌和硫酸，与BaS反应可以制的锌钡白，同时过量硫酸和BaS反应生成有毒气体H₂S污染空气，减少锌钡白的产量，
故答案为：酸性过强，与BaS溶液混合是可能产生H₂S气体污染，或锌钡白的产率会降低．
分析：（1）依据反应后的产物和实验目的分析，氧化剂是隐含亚铁离子，选择氧化剂不能引入新的杂质；
（2）依据流程图分析反应为和产物，结合反应原理书写离子方程式；
（3）循环利用节能减排，步骤①产生的二氧化碳通入步骤④中可以循环利用；
（4）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到；
（5）硫化钡水溶液中水解显碱性；
（6）硫酸过量会生成有毒气体硫化氢污染环境，减少锌钡白的产量．
点评：本题考查了物质制备流程分析判断，环节中所得物质成分分析，除杂试剂选择，循环利用的物质推断，离子方程式、热化学方程式书写，实验方案的评价，题目难度中等．