Question

【化學-選修2化學與技術】
（l）火法煉鋅是將閃鋅礦（主要成分是ZnS）通過浮選焙燒使它轉化為氧化鋅，再把氧化鋅和焦炭混合，在鼓風爐中加熱到1100～1300℃，使鋅蒸餾出來．
①寫出火法煉鋅的主要反應：焙燒反應：

 

．鼓風爐中可能發生的反應：

 

（任寫一個）
②從保護環境和充分利用原料角度看如何處理和利用產生的煙氣？

 

（2）工業上冶煉鋁就是電解氧化鋁
①冶煉鋁的電解槽中的陰極和陽極材料均用石油煉制和煤的干餾產品

 

（填物質名稱）
②氧化鋁的熔點很高，在鋁的冶煉中要加入冰晶石（Na₃AlF），其作用是

 

．
③工業上冶煉鋁時用的原料是Al₂O₃，而不是AlCl₃，其原因是

 

．
（3）工業上“聯合制堿法”中主要反應的化學方程式是

 

．其中的CO₂來源于

 

．
（4）磁酸鈣是制玻璃的原料之一，工業上制玻璃是在玻璃熔爐中進行，其中反應之一為：CaCO₃+SiO₂

高溫  .

CaSiO₃+CO₂↑，若在上述條件下，把1000ag CaCO₃和60ag SiO₂混合，則生成的CO₂在標準狀況下的體積為

 

（用含a的代數式表示）．

Answer 1

分析：（1）①焙燒中硫化鋅與氧氣在高溫下反應生成氧化鋅和二氧化硫；鼓風爐中碳與氧氣在高溫下反應生成一氧化碳、氧化鋅在高溫下被一氧化碳還原成金屬鋅，據此寫出反應的化學方程式；
②閃鋅礦主要含ZnS，在焙燒時生成二氧化硫氣體，可用于生產硫酸；
（2）①冶煉鋁的電解槽中的陰極和陽極材料均為惰性電極；
②氧化鋁的熔點很高，在鋁的冶煉中要加入冰晶石可以降低氧化鋁的熔化溫度；
③氯化鋁為共價化合物，熔化后不導電，而氧化鋁為離子化合物；
（3）根據工業上“聯合制堿法”的原理寫出反應的化學方程式；聯合制堿法中CO₂來源于合成氨工業的廢氣；
（4）碳酸鈣在高溫下能夠發生反應：CaCO₃ 

高溫  .

 CaO+CO₂↑，所以生成二氧化碳的物質的量就等于碳酸鈣的物質的量，與反應中二氧化硅的物質的量無關，據此計算出生成標況下二氧化碳的體積．

解答：解：（1）①由題中信息可知，閃鋅礦（主要成分是ZnS）通過浮選焙燒使它轉化為氧化鋅，反應的化學方程式為：2ZnS+3O₂

高溫  .

2ZnO+2SO₂；
氧化鋅和焦炭混合，在鼓風爐中加熱到1100～1300℃，使鋅蒸餾出來，反應的化學方程式為：2C+O₂

高溫  .

2C0或ZnO+CO

高溫  .

Zn+CO₂，
故答案為：2ZnS+3O₂

高溫  .

2ZnO+2SO₂；2C+O₂

高溫  .

2C0或ZnO+CO

高溫  .

Zn+CO₂；
②閃鋅礦主要含ZnS，在焙燒時生成二氧化硫氣體，如隨意排放會污染環境，可用于生產硫酸，
故答案為：將煙道氣凈化，用于生產硫酸；
（2）①電解法冶煉金屬鋁需要使用惰性電極，石油煉制和煤的干餾產品中石墨（或碳）可以作為惰性電極電解冶煉鋁，
故答案為：石墨（或碳）；
②由于氧化鋁熔點高，為了降低氧化鋁熔化溫度，節約能源，在鋁的冶煉中要加入冰晶石（Na₃AlF），
故答案為：降低氧化鋁熔化溫度，節約能源；
③由于氧化鋁為離子化合物，熔化后能夠導電，而氯化鋁是共價化合物，熔化后不導電，無法電解氯化鋁獲得金屬鋁，
故答案為：氧化鋁熔化后能夠導電，氯化鋁是共價化合物，熔化后不導電；
（3）聯合制堿法是在氨的飽和NaCl溶液中二氧化碳氣體，反應生成碳酸氫鈉，解熱碳酸氫鈉即可制備碳酸鈉，反應的有關方程式為，NH₃+CO₂+H₂O+NaCl_（飽和）=NaHCO₃↓+NH₄Cl；2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；CO₂是制堿工業的重要原料，聯合制堿法中CO₂來源于合成氨工業的廢氣，
故答案為：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl_（飽和）=NaHCO₃↓+NH₄Cl、2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；合成氨廠；
（4）1000ag CaCO₃的物質的量為：

1000ag

100g/mol

=10mol，在高溫下加熱SiO₂和CaCO₃固體混合物發生反應為：CaCO₃ 

高溫  .

 CaO+CO₂↑，CaO+SiO₂

高溫  .

CaSiO₃，反應生成二氧化碳的物質的量等于碳酸鈣的物質的量，即10amol二氧化碳，標準狀況下二氧化碳的體積為：22.4L/mol×10a=224a，
故答案為：224a．

點評：本題考查了金屬的冶煉原理、電解原理及其應用、聯合制堿法原理，題目難度中等，試題涉及了鋅、鋁的冶煉方法、化學方程式的書寫、化學計算等知識，其中（4）為易錯點，注意碳酸鈣在高溫下能夠分解生成二氧化碳，與二氧化硅的物質的量無關．