Question

【題目】In是第5周期IIIA的元素；In2O3是一種透明的導電材料，可運用于觸控屏、液晶顯示器等高科技領域；利用水銦礦（主要成分In(OH)3）制備In2O3的工藝流程如下：

（1）寫出水銦礦被硫酸酸溶的離子方程式：_____________________________

（2）從硫酸銦溶液中制備硫酸銦晶體的實驗步驟：__________、_________、過濾、洗滌和干燥。

（3）提純粗銦的方法和銅的精煉原理相似，則粗銦為___________（填“陰極”、“陽極”），寫出陰極的電極反應式_________________________。

（4）完成下列化學方程式：__________

In(NO3)3In2O3

（5）已知t℃時，反應In2O3＋CO2InO＋CO2的平衡常數K=0.25；

i．t℃時，反應達到平衡時，n(CO):n(CO2)=___________；

ii．在1L的密閉容器中加入0.02mol的In2O3（s），并通入x mol的CO，t℃時反應達到平衡。此時In2O3的轉化率為50%，則x=_________。

（6）高純銦和濃硝酸反應過程中產生的NO2氣體可以被Na2O2直接吸收，則標準狀況下672mlNO2可以被______g Na2O2吸收。NO2的排放會引起一系列的環境問題，任寫一條其引起的環境問題：_____________ 。

Answer 1

【答案】In(OH)3 + 3H+ = In3+ + 3H2O 蒸發濃縮 冷卻結晶 陽極 In3+ + 3e- = In 4In(NO3)32In2O3+12NO2↑+3O2↑ 4 0.05 1.17 光化學煙霧或硝酸型酸雨

【解析】

將主要成分為In(OH)3的水銦礦溶解于稀硫酸，根據酸堿中和原理得到硫酸銦的溶液，將溶液蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾并洗滌、干燥得到硫酸銦晶體，將所得晶體與稀硫酸混合后電解可得到粗銦，再用NaOH溶液為電解液，進行粗銦精煉得到高純銦，最后將高純銦溶解于稀硝酸，并通過加熱促進硝酸銦分解可得到In2O3，據此分析解答。

(1)In(OH)3溶解于稀硫酸，發生反應的離子方程式為In(OH)3+3H+=In3++3H2O，故答案為：In(OH)3+3H+=In3++3H2O；

(2)從硫酸銦的溶液中獲得硫酸銦晶體的方法是蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌和干燥，故答案為：蒸發濃縮、冷卻結晶；

(3)電解精煉粗銦提純時，粗銦為陽極，陰極上In3+發生還原反應，電極反應式為In3++3e-=In，故答案為：陽極；In3++3e-=In；

(4)硝酸銦受熱易分解，產物為三氧化二銦、二氧化氮及氧氣，反應的方程式為：4In(NO3)3 2In2O3+12NO2↑+3O2↑，故答案為：4In(NO3)3 2In2O3+12NO2↑+3O2↑；

(5)ⅰ．反應In2O3+CO2InO+CO2的平衡常數K==0.25，根據同一容器中，氣體的濃度之比等于物質的量之比，==4，故答案為：4；

ⅱ.0.02mol的In2O3(s)在反應達到平衡時轉化率為50%，可知參加反應的In2O3物質量為0.01mol，同時參加反應的CO和生成的CO2的物質的量也為0.01mol，據ⅰ知平衡時=4，即=4，解得：x=0.05mol，故答案為：0.05mol；

(6)672mLNO2氣體的物質的量為=0.03mol，被nmolNa2O2直接吸收，則根據電子守恒：0.03mol×1=nmol×2，解得：n=0.015mol，Na2O2的質量為0.015mol×78g/mol=1.17g；大量NO2氣體排到大氣中，會造成光化學煙霧或硝酸型酸雨，故答案為：1.17；光化學煙霧或硝酸型酸雨。