Question

利用某地的閃鋅礦（主要成分為ZnS，其雜質(zhì)主要為鐵、銅元素等）冶煉純鋅的傳統(tǒng)工藝如下：

注：鋅、鐵、銅的沸點依次為1180K、2862K、1800K
（1）高溫鍛燒時，若氧氣足量，則ZnS發(fā)生的化學反應方程式為

 

．
（2）工業(yè)生產(chǎn)中方案1由鋅熔體獲得粗鋅的操作為

 

（填：“蒸餾”、“分餾”或“干餾”）．
（3）方案2中固相2的成分為

 

，液相1所含金屬陽離子為：

 

（4）方案2中從液相1獲取粗鋅的過程中可用加入單質(zhì)

 

 除掉其他雜質(zhì)；對比兩種方案，方案2的優(yōu)點是

 

．
（5）方案2的系列操作產(chǎn)生的廢液可以制取綠礬．硫酸亞鐵在不同溫度下的溶解度和析出晶體的組成如下表所示：

溫度/℃	0	10	30	50	56.7	60	70	80	90
溶解度	14.0	17.0	25.0	33.0	35.2	35.3	35.6	33.0	33.5
析出晶體	FeSO4?7H2O					FeSO4?4H2O		FeSO4?H2O

從上表數(shù)據(jù)可以得出的結(jié)論是：①

 

；
②

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：閃鋅礦主要成分為ZnS，其雜質(zhì)主要為鐵、銅元素等，在高溫下充分反應得到固相1含有ZnO、CuO、Fe₂O₃等，然后加入焦炭，高溫下充分反應可得到鋅溶體，含有Zn、Fe、Cu等，加熱到1180K可得到分離出鋅，得到粗鋅，經(jīng)電解可得到純鋅，方案2用稀硫酸充分溶解，固相2為碳、銅，液相1含有Zn²⁺、Fe²⁺等，可加入鋅置換出鐵以除去雜質(zhì)，最終得到粗鋅，以此解答該題．

解答： 解：閃鋅礦主要成分為ZnS，其雜質(zhì)主要為鐵、銅元素等，在高溫下充分反應得到固相1含有ZnO、CuO、Fe₂O₃等，然后加入焦炭，高溫下充分反應可得到鋅溶體，含有Zn、Fe、Cu等，加熱到1180K可得到分離出鋅，得到粗鋅，經(jīng)電解可得到純鋅，方案2用稀硫酸充分溶解，固相2為銅，液相1含有Zn²⁺、Fe²⁺等，可加入鋅置換出鐵以除去雜質(zhì)，最終得到粗鋅，
（1）高溫鍛燒時，若氧氣足量，ZnS被氧化生成ZnO和二氧化硫氣體，反應的化學方程式為2ZnS+3O₂

高溫  .

2ZnO+2SO₂，故答案為：2ZnS+3O₂

高溫  .

2ZnO+2SO₂；
（2）鋅、鐵、銅的沸點依次為1180K、2862K、1800K，加熱到1180K經(jīng)分餾可得到分離出鋅，故答案為：分餾；
（3）由以上分析可知固相2的成分為C、Cu，液相1含有Zn²⁺、Fe²⁺等，故答案為：C、Cu；Zn²⁺、Fe²⁺；
（4）液相1含有Zn²⁺、Fe²⁺等，可加入鋅置換出鐵以除去雜質(zhì)，對比兩種方案，方案2沒有在高溫下反應，可節(jié)約能量，故答案為：Zn；節(jié)約能量；
（5）由表中數(shù)據(jù)可知隨溫度升高硫酸亞鐵的溶解度先升高后降低，且溫度超過60℃結(jié)晶水含量越來越少，
故答案為：①隨溫度升高硫酸亞鐵的溶解度先升高后降低；②溫度超過60℃結(jié)晶水含量越來越少．

點評：本題以流程題形成綜合考查金屬以及化合物性質(zhì)，為高考常見題型，要求學生具有分析和解決問題的能力，難度中等，掌握物質(zhì)的化學性質(zhì)是解題關(guān)鍵，注意實驗方案評價能力的培養(yǎng)．