Question

7．鋅是一種應用廣泛的金屬，目前工業(yè)上主要采用“濕法”工藝冶煉鋅，某硫化鋅精礦的主要成分是ZnS （還含有少量FeS等其它成分），以其為原料冶煉鋅的工藝流程如圖所示：

回答下列問題：
（1）硫化鋅精礦的焙燒在氧氣氣氛的沸騰爐中進行，所產生焙砂的主要成分的化學式為ZnO．
浸出液凈化過程中加入的主要物質是鋅粉，其作用是除去Fe³⁺．
（2）電解沉積過程中的陰極采用鋁板，陽極采用情性電極，陽極的電極反應式是2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺．
（3）在該流程中可循環(huán)使用的物質是Zn和H₂SO₄．
（4）改逬的鋅冶煉工藝，采用了“氧壓酸浸”的全濕法流程，既省略了易導致空氣污染的焙燒過程，又可獲得一種有工業(yè)價值的非金屬單質，“氧壓酸浸”中發(fā)生主要反應的離子方程式為2ZnS+4H⁺+O₂=2Zn²⁺+2S↓+2H₂O．
（5）硫化鋅精礦（ZnS ）遇到硫酸銅溶液可慢慢的轉化為銅藍（CuS）．請解釋該反應發(fā)生的原理在一定條件下，溶解度小的礦物可以轉化為溶解度更小的礦物．
（6）我國古代曾采用“火法”工藝冶煉鋅．明代宋應星著的《天工開物》中有關于“升煉倭鉛”的記載：“爐甘石十斤，裝載入一尼罐內，…，然后逐層用煤炭餅墊盛，其底鋪薪，發(fā)火鍛紅，…．，冷淀，毀罐取出，…即倭鉛也．”該煉鋅工藝主要反應的化學方程式為ZnCO₃+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Zn+3CO↑（注：爐甘石的主要成分為碳酸鋅，倭鉛是指金屬鋅）．

Answer 1

分析 硫化鋅精礦的焙燒可生成ZnO、氧化鐵等，含塵煙氣含有含硫氧化物，可用于制備硫酸，浸出液加入硫酸可生成硫酸鋅、硫酸鐵，加入過量鋅充分反應，可置換出鐵，濾液中主要含有硫酸鋅，經電解可得到鋅和硫酸，電解液中含有硫酸，可循環(huán)利用，
（1）含鋅礦的主要成分是ZnS，與空氣中氧氣發(fā)生氧化還原反應，判斷焙砂的主要成分；該含鋅礦中還含有FeS等雜質，浸出操作后轉化為鐵離子，可加入鋅粉除去 Fe³⁺；
（2）電解沉積過程中，是電解ZnSO₄，陽極發(fā)生氧化反應，據此判斷產物；
（3）電解ZnSO₄，經電解可得到鋅和硫酸，電解液中含有硫酸，可循環(huán)利用；
（4）依據題意“氧壓酸浸”的全濕法流程，既省略了易導致空氣污染的焙燒過程，又可獲得一種有工業(yè)價值的非金屬單質，可知反應物中含有H⁺和O₂，可以獲得非金屬單質S，據此寫出方程式；
（5）溶解度大的物質能轉化為溶解度小的物質；
（6）由題意可知：反應物為ZnCO₃和C，產物含有Zn，根據反應物和生成物寫出化學方程式．

解答 解：（1）含鋅礦的主要成分是ZnS，與空氣中氧氣發(fā)生氧化還原反應，則焙砂的主要成分為ZnO，該含鋅礦中還含有FeS等雜質，浸出操作后轉化為鐵離子，可加入鋅粉除去 Fe³⁺；
故答案為：ZnO；除去 Fe³⁺；
（2）電解沉積過程中，是電解ZnSO₄，陽極發(fā)生氧化反應，氫氧根離子在陽極上失去電子發(fā)生氧化反應生成氧氣，電極反應式為：2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺；
故答案為：2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺；
（3）解ZnSO₄，經電解可得到鋅和硫酸，電解液中含有硫酸，可循環(huán)利用；
故答案為：H₂SO₄；
（4）“氧壓酸浸”法顧名思義，可知反應物中含有H⁺和O₂，可以獲得非金屬單質S，寫出化學方程式為：2ZnS+4H⁺+O₂=2Zn²⁺+2S↓+2H₂O；
故答案為：2ZnS+4H⁺+O₂=2Zn²⁺+2S↓+2H₂O；
（5）根據沉淀的轉化原理可知，在一定條件下，溶解度小的礦物可以轉化為溶解度更小的礦物，硫化鋅精礦遇到硫酸銅溶液可慢慢轉化為銅藍；
故答案為：在一定條件下，溶解度小的礦物可以轉化為溶解度更小的礦物；
（6）由題意可知：反應物為ZnCO₃和C，產物含有Zn，化學方程式：ZnCO₃+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Zn+3CO↑；
故答案為：ZnCO₃+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Zn+3CO↑．

點評 本題為工藝流程題，通過鋅的煉制考查了化學方程式、離子方程式的書寫，明確工藝流程及各種物質的性質是解題關鍵，題目難度中等．