h23锌及其化合物文档格式.docx
《h23锌及其化合物文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《h23锌及其化合物文档格式.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
φ0Fe2+/Fe＝－0.44，φ0Ni2+/Ni＝－0.25）
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。
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；
1.000gA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
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，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·
7H2O晶体。
⑤离心脱水：
把所得ZnSO4·
7H2O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。
已知：
Ksp[Cu（OH）2]＝2.2×
10－20；
Ksp[Zn（OH）2]＝1.2×
10－17
（1）分别计算调节pH为多少时，滤液中Cu2＋、Zn2＋的含量可达标；
（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
含量P%
13～27
14～28
0.010
0.1～0.3
0.004
23～26
0.5～0.7
5～6
13
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：
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
《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（＋2价）。
电阻率5.88×
10－6欧·
厘米。
标准电极电位EZn2＋Zn℃粉℃铅99.5%锌锌
2．氧化锌（Zincoxide）：
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（zinchydroxide）：
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（zincchloride）：
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（Zincsulfate）：
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（zinecarbonate）：
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（zincsulfide）：
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。
参考答案（专题23）
今年起只提供pdf可打印文件，欢迎加入QQ群，详细：
升级会员 