Question

19．工業(yè)上用閃鋅礦（主要成分為ZnS，還含有Fe₂O₃等雜質(zhì)）為原料生產(chǎn)ZnSO₄•7H₂O的工藝流程如下：

（1）“浸取”步驟中，為了提高反應(yīng)速率，可以采取的措施是加熱或攪拌或增大硫酸濃度等．
（2）加入鐵屑時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe₂（SO₄）₃+Fe=FeSO₄、Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑．
（3）通入空氣“除鐵”屬于氧化還原反應(yīng)．（填“氧化還原”或“非氧化還原”）
（4）該過程中在通入空氣的入口處設(shè)計(jì)了一個(gè)類似淋浴噴頭的裝置，其目的是加快反應(yīng)速率．
（5）置換法除重金屬離子所用物質(zhì)C為Zn．

Answer 1

分析 閃鋅礦（主要成分為ZnS，還含有CdS、Fe₂O₃等雜質(zhì)）中加硫酸和Fe₂（SO₄）₃，硫酸鐵具有氧化性和硫化鋅發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成淡黃色非金屬單質(zhì)硫，CdS、Fe₂O₃溶于硫酸形成離子，過濾，得到的濾渣為S，濾液中加Fe，三價(jià)鐵離子被還原為亞鐵離子，濃縮結(jié)晶得到FeSO₄•7H₂O，再通空氣除去剩余的Fe，再加人還原劑把Cd²⁺還原為單質(zhì)，過濾，蒸發(fā)濃縮濾液得到ZnSO₄•7H₂O，
（1）攪拌固體和液體的混合物，升高溫度、增大濃度等，可加快反應(yīng)速率；
（2）鐵與硫酸鐵、硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵，據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（3）除鐵是利用空氣中氧氣氧化亞鐵離子生成FeOOH；
（4）依據(jù)增大物質(zhì)接觸面積會(huì)加快反應(yīng)速率分析；
（5）依據(jù)置換反應(yīng)的反應(yīng)條件是活潑金屬進(jìn)行置換，結(jié)合制備實(shí)驗(yàn)方案是制取ZnSO₄•7H₂O，依據(jù)除雜不能引入新的雜質(zhì)，Cd的金屬活動(dòng)性介于Zn和Fe之間分析．

解答 解：閃鋅礦（主要成分為ZnS，還含有CdS、Fe₂O₃等雜質(zhì)）中加硫酸和Fe₂（SO₄）₃，硫酸鐵具有氧化性和硫化鋅發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成淡黃色非金屬單質(zhì)硫，CdS、Fe₂O₃溶于硫酸形成離子，過濾，得到的濾渣為S，濾液中加Fe，三價(jià)鐵離子被還原為亞鐵離子，濃縮結(jié)晶得到FeSO₄•7H₂O，再通空氣除去剩余的Fe，再加人還原劑把Cd²⁺還原為單質(zhì)，過濾，蒸發(fā)濃縮濾液得到ZnSO₄•7H₂O，
（1）攪拌固體和液體的混合物，升高溫度、增大濃度等，可加快反應(yīng)速率，所以為了提高浸取率可采取的措施有加熱或攪拌或增大硫酸濃度等；
故答案為：加熱或攪拌或增大硫酸濃度等；
（2）加入鐵粉后，剩余的硫酸鐵、硫酸都能夠與鐵發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe₂（SO₄）₃+Fe=FeSO₄、Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑，
故答案為：Fe₂（SO₄）₃+Fe=FeSO₄、Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；
（3）除鐵過程是利用空氣中氧氣氧化亞鐵離子生成FeOOH，反應(yīng)的兩種方程式為：4Fe²⁺+O₂+6H₂O=4FeOOH+8H⁺，該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，
故答案為：氧化還原；
（4）在空氣入口處設(shè)計(jì)了一個(gè)類似淋浴噴頭的裝置是為了增大與空氣的接觸面積增大反應(yīng)速率，
故答案為：加快反應(yīng)速率；
（5）制備實(shí)驗(yàn)方案是制取ZnSO₄•7H₂O，依據(jù)除雜不能引入新的雜質(zhì)，Cd的金屬活動(dòng)性介于Zn和Fe之間，所以加入鋅可以置換鎘，
故答案為：Zn．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備方案的設(shè)計(jì)，題目難度中等，根據(jù)制備流程明確制備原理為解答關(guān)鍵，注意掌握物質(zhì)制備方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)的原則，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>