Question

14．以重晶石（主要成分為BaSO₄）為主要原料制備立德粉（ZnS和BaSO₄的混合物）的工藝流程如下：

（1）焙燒時，焦炭需過量，其目的是：①焦炭燃燒放熱，提供反應(yīng)所需溫度；②提高重晶石的利用率．
（2）焙燒過程中發(fā)生的反應(yīng)之一是4CO（g）+BaSO₄（s）?BaS（s）+4CO₂（g），該反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達式為K=$\frac{{{c^4}（C{O_2}）}}{{{c^4}（CO）}}$．反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為BaS+ZnSO₄=BaSO₄↓+ZnS↓．
（3）用工業(yè)級氧化鋅（含少量FeO和Fe₂O₃雜質(zhì)）和硫酸制取硫酸鋅溶液時，需先后加入H₂O₂溶液和碳酸鋅精制，加入H₂O₂溶液時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，加入碳酸鋅的目的是將溶液中的Fe³⁺轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：Fe₂（SO₄）₃+3ZnCO₃+3H₂O=3ZnSO₄+2Fe（OH）₃+3CO₂↑．

Answer 1

分析 根據(jù)工藝流程可知，重晶石礦的主要成分為硫酸鋇，在高溫時與焦炭反應(yīng)生成硫化鋇和氣體為CO、CO₂等，所得固體再用水浸，硫化鋇是可溶于水的鹽，所以通過溶解過濾除去雜質(zhì)，得硫化鋇溶液，硫化鋇溶液中加入精制的硫酸鋅可得ZnS和BaSO₄的混合物，
（1）硫酸鋇與碳反應(yīng)需要高溫，焦炭燃燒能放出大量的熱，可以提供反應(yīng)所需要的條件，同時增加一種反應(yīng)物可以提高另一種反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率；
（2）平衡常數(shù)等于生成物濃度系數(shù)次冪之積除以反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪之積，反應(yīng)器中硫化鋇與硫酸鋅反應(yīng)生成難溶的硫酸鋇和硫化鋅；
（3）用工業(yè)級氧化鋅（含少量FeO和Fe₂O₃雜質(zhì)）和硫酸制取硫酸鋅溶液時，可以先加入H₂O₂溶液，將亞鐵離子氧化成鐵離子，再加碳酸鋅調(diào)節(jié)溶液的PH值，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為紅褐色氫氧化鐵沉淀而除去鐵元素，根據(jù)元素守恒和電荷守恒可書寫離子方程式和化學(xué)方程式．

解答 解：根據(jù)工藝流程可知，重晶石礦的主要成分為硫酸鋇，在高溫時與焦炭反應(yīng)生成硫化鋇和氣體為CO、CO₂等，所得固體再用水浸，硫化鋇是可溶于水的鹽，所以通過溶解過濾除去雜質(zhì)，得硫化鋇溶液，硫化鋇溶液中加入精制的硫酸鋅可得ZnS和BaSO₄的混合物，
（1）硫酸鋇與碳反應(yīng)需要高溫，焦炭燃燒能放出大量的熱，可以提供反應(yīng)所需要的條件，同時增加焦炭可以提高重晶石的利用率，
故答案為：焦炭燃燒放熱，提供反應(yīng)所需溫度；提高重晶石的利用率；
（2）根據(jù)平衡常數(shù)的定義可知，反應(yīng)4CO（g）+BaSO₄（s）?BaS（s）+4CO₂（g）的平衡常數(shù)的表達式為K=$\frac{{{c^4}（C{O_2}）}}{{{c^4}（CO）}}$，反應(yīng)器中硫化鋇與硫酸鋅反應(yīng)生成難溶的硫酸鋇和硫化鋅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為BaS+ZnSO₄=BaSO₄↓+ZnS↓，
故答案為：K=$\frac{{{c^4}（C{O_2}）}}{{{c^4}（CO）}}$；BaS+ZnSO₄=BaSO₄↓+ZnS↓；
（3）用工業(yè)級氧化鋅（含少量FeO和Fe₂O₃雜質(zhì)）和硫酸制取硫酸鋅溶液時，可以先加入H₂O₂溶液，將亞鐵離子氧化成鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，再加碳酸鋅調(diào)節(jié)溶液的PH值，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為紅褐色氫氧化鐵沉淀而除去鐵元素，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe₂（SO₄）₃+3ZnCO₃+3H₂O=3ZnSO₄+2Fe（OH）₃+3CO₂↑，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；Fe₂（SO₄）₃+3ZnCO₃+3H₂O=3ZnSO₄+2Fe（OH）₃+3CO₂↑．

點評 本題主要考查立德粉的制備，側(cè)重于工業(yè)流程的分析與推理，答題時注意元素化合物知識的靈活運用及實驗基本操作的應(yīng)用，題目難度中等，綜合性較強．