Question

6．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：

回答下列問題：
（1）硫化鋅精礦的焙燒在氧氣氣氛的沸騰爐中進行，所產(chǎn)生焙砂的主要成分的化學式為ZnO．
（2）焙燒過程中產(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”過程中加入的主要物質為鋅粉，其作用是置換出Fe等，反應的離子方程式為Zn+Fe²⁺=Zn²⁺+Fe．
（4）電解沉積過程中的陰極采用鋁板，陽極采用Pb-Ag合金惰性電極，陽極逸出的氣體是O₂．
（5）改進的鋅冶煉工藝，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)生的主要反應的離子方程式為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變?yōu)殂~藍（CuS）．請用簡短的語言解釋該反應發(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（或在相同條件下，由于K_SP（CuS）小于K_SP（ZnS），故反應可以發(fā)生）．
（7）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，裝載入一泥罐內，…，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．”該煉鋅工藝過程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(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，判斷焙砂的主要成分；
（2）焙燒生成的含硫氧化物可轉換為硫酸；
（3）該含鋅礦中還含有FeS等雜質，浸出操作后轉化為亞鐵離子，可加入鋅粉出去亞鐵離子，從而出去Fe；
（4）電解沉積過程中，是電解ZnSO₄，陽極發(fā)生氧化反應，以此判斷陽極產(chǎn)物；
（5）根據(jù)反應物和生成物寫出化學方程式；
（6）依據(jù)硫化銅溶解度小于硫化鋅，硫酸銅溶液遇到閃鋅礦發(fā)生沉淀轉化反應生成硫化銅；
（7）碳酸鋅與碳在高溫下反應生成鋅和一氧化碳，結合氧化還原反應得失電子守恒配平方程式．

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，加入過量鋅充分反應，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，則焙砂的主要成分為ZnO，故答案為：ZnO；
（2）焙燒生成的含硫氧化物可轉換為硫酸，用于后續(xù)的浸出操作，故答案為：浸出；
（3）該含鋅礦中還含有FeS等雜質，浸出操作后轉化為亞鐵離子，可加入鋅粉出去亞鐵離子，從而出去Fe，反應的離子方程式為Zn+Fe²⁺=Zn²⁺+Fe，
故答案為：置換出Fe等；Zn+Fe²⁺=Zn²⁺+Fe；
（4）電解沉積過程中，是電解ZnSO₄，陽極發(fā)生氧化反應，產(chǎn)物為O₂，故答案為：O₂；
（5）“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，化學方程式為2ZnS+4H⁺+O₂=2Zn²⁺+2S↓+2H₂O，
故答案為：2ZnS+4H⁺+O₂=2Zn²⁺+2S↓+2H₂O；
（6）滲透到地下深層的硫酸銅溶液遇到閃鋅礦，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（或在相同條件下，由于K_SP（CuS）小于K_SP（ZnS），故反應可以發(fā)生），硫化銅溶解性小于硫化鋅，發(fā)生沉淀轉化反應，反應的離子方程式：Cu²⁺（aq）+ZnS（s）=CuS（s）+Zn²⁺（aq）；
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（或在相同條件下，由于K_SP（CuS）小于K_SP（ZnS），故反應可以發(fā)生）；
（7）碳酸鋅與碳在高溫下反應生成鋅和一氧化碳，化學方程式為：ZnCO₃+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Zn+3CO↑，故答案為：ZnCO₃+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Zn+3CO↑．

點評 本題以流程題的形成考查物質的分離、提純，為高考成常見題型，側重于學生的分析能力、實驗能力的考查，注意把握物質的性質以及實驗的原理，難度不大．