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。

2．M的最重要的两种矿物的化学式是和。

M最重要的一种“矾”的名称是，化学式是。

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

22

4

Fe/Fe 02+

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”。

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

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

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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。

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。

2

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。

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

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。

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。

第六题（9分）推断锌的一种配合物

ZnCO 3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%。

类似。因此Be 也可以形成结构与

A 相似的配合物

B 。但第七题（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，

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。

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。

已知：K sp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20；K sp[Zn(OH)2]＝1.2×10－17

2＋2＋