Question

11．鋅是一種應(yīng)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為ZnS（還含少量FeS等其他成分），以其為原料冶煉鋅的工藝流程如圖所示：

回答下列問(wèn)題：
（1）硫化鋅精礦的焙燒在氧氣氣氛的沸騰爐中進(jìn)行，所產(chǎn)生焙砂的主要成分的化學(xué)式為ZnO．
（2）焙燒過(guò)程中產(chǎn)生的含塵煙氣可凈化制酸，該酸可用于后續(xù)的浸出操作．
（3）浸出液“凈化”過(guò)程中加入的主要物質(zhì)為鋅粉，其作用是置換出Fe等，反應(yīng)的離子方程式為Zn+Fe²⁺=Zn²⁺+Fe．
（4）電解沉積過(guò)程中的陰極采用鋁板，陽(yáng)極采用Pb-Ag合金惰性電極，陽(yáng)極逸出的氣體是O₂．
（5）改進(jìn)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(dǎo)致空氣污染的焙燒過(guò)程，又可獲得一種有工業(yè)價(jià)值的非金屬單質(zhì)．“氧壓酸浸”中發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為2ZnS+4H⁺+O₂=2Zn²⁺+2S↓+2H₂O．
（6）硫化鋅精礦（ZnS）遇到硫酸銅溶液可慢慢地轉(zhuǎn)變?yōu)殂~藍(lán)（CuS）．請(qǐng)用簡(jiǎn)短的語(yǔ)言解釋該反應(yīng)發(fā)生的原理．在一定條件下，溶解度小的礦物可以轉(zhuǎn)化為溶解度更小的礦物（或在相同條件下，由于K_SP（CuS）小于K_SP（ZnS），故反應(yīng)可以發(fā)生）
（7）我國(guó)古代曾采用“火法”工藝冶煉鋅．明代宋應(yīng)星著的《天工開(kāi)物》中有關(guān)于“升煉倭鉛”的記載：“爐甘石十斤，裝載入一泥罐內(nèi)，…，然后逐層用煤炭餅墊盛，其底鋪薪，發(fā)火煅紅，…，冷淀，毀罐取出，…，即倭鉛也．”該煉鋅工藝過(guò)程主要反應(yīng)的化學(xué)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(guò)量鋅充分反應(yīng)，可置換出鐵，濾液中主要含有硫酸鋅，經(jīng)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(yīng)，判斷焙砂的主要成分；
（2）焙燒生成的含硫氧化物可轉(zhuǎn)換為硫酸；
（3）該含鋅礦中還含有FeS等雜質(zhì)，浸出操作后轉(zhuǎn)化為亞鐵離子，可加入鋅粉出去亞鐵離子，從而出去Fe；
（4）電解沉積過(guò)程中，是電解ZnSO₄，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，以此判斷陽(yáng)極產(chǎn)物；
（5）根據(jù)反應(yīng)物和生成物寫(xiě)出化學(xué)方程式；
（6）溶解度大的物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為溶解度小的物質(zhì)；
（7）根據(jù)反應(yīng)物、生成物和反應(yīng)條件書(shū)寫(xiě)反應(yīng)方程式．

解答 解：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(guò)量鋅充分反應(yīng)，可置換出鐵，濾液中主要含有硫酸鋅，經(jīng)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硫化鋅，與空氣中氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)，則焙燒的主要成分為ZnO；
（2）焙燒生成的含硫氧化物可轉(zhuǎn)化為硫酸，用于后續(xù)的浸出操作；
（3）該含鋅礦中還含有硫化亞鐵等雜質(zhì)，浸出操作后轉(zhuǎn)化為亞鐵離子，可加入鋅粉除去亞鐵離子，從而除去鐵，反應(yīng)的離子方程式為：Zn+Fe²⁺=Zn²⁺+Fe；
（4）電解沉積過(guò)程中，是電解硫酸鋅，陰極鋅離子放電生成鋅，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)物為O₂；
（5）氧壓酸浸法顧名思義，可知反應(yīng)物中含有氫離子和氧氣，可以獲得非金屬單質(zhì)硫，方程式為2ZnS+4H⁺+O₂=2Zn²⁺+2S↓+2H₂O；
（6）根據(jù)沉淀的轉(zhuǎn)化原理可知，在一定條件下，溶解度小的礦物可以轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為銅藍(lán)，
故答案為：在一定條件下，溶解度小的礦物可以轉(zhuǎn)化為溶解度更小的礦物（或在相同條件下，由于K_SP（CuS）小于K_SP（ZnS），故反應(yīng)可以發(fā)生）；
（7）根據(jù)題目描述可知反應(yīng)物為碳酸鋅和碳，條件是高溫，生成鋅和CO，則方程式為：ZnCO₃+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Zn+3CO↑，
故答案為：ZnCO₃+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Zn+3CO↑．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)分離和提純，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析推斷及元素化合物知識(shí)綜合應(yīng)用，涉及物質(zhì)分離提純、物質(zhì)性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)原理等知識(shí)點(diǎn)，注意把握物質(zhì)的性質(zhì)以及實(shí)驗(yàn)的原理，題目難度中等．