题目内容
【题目】锌是一种应用广泛的金属,目前工业上主要采用“湿法”工艺冶炼锌.某硫化锌精矿的主要成分为ZnS(还含少量FeS等其他成分),以其为原料冶炼锌的工艺流程如图所示:
回答下列问题:
(1)硫化锌精矿的焙烧在氧气气氛的沸腾炉中进行,所产生焙砂的主要成分的化学式为 .
(2)焙烧过程中产生的含尘烟气可净化制酸,该酸可用于后续的操作.
(3)浸出液“净化”过程中加入的主要物质为 , 其作用是 .
(4)电解沉积过程中的阴极采用铝板,阳极采用Pb﹣Ag合金惰性电极,阳极逸出的气是 .
(5)改进的锌冶炼工艺,采用了“氧压酸浸”的全湿法流程,既省略了易导致空气污染的焙烧过程,又可获得一种有工业价值的非金属单质.“氧压酸浸”中发生主要反应的离子方程式为 .
(6)硫化锌精矿(ZnS)遇到硫酸铜溶液可慢慢地转变为铜蓝(CuS).请用简短的语言解释该反应发生的原理 .
(7)我国古代曾采用“火法”工艺冶炼锌,明代宋应星著的《天工开物》中有关于“升炼倭铅”的记载:“炉甘石十斤,装载入一泥罐内,…,然后逐层用煤炭饼垫盛,其底铺薪,发火煅红,…,冷淀,毁罐取出,…,即倭铅也.”该炼锌工艺过程主要反应的化学方程式为 . (注:炉甘石的主要成分为碳酸锌,倭铅是指金属锌)
【答案】
(1)ZnO
(2)浸出
(3)锌粉;置换出Fe等
(4)O2
(5)2ZnS+4H++O2=2Zn2++2S↓+2H2O
(6)在一定条件下,溶解度小的矿物可以转化为溶解度更小的矿物(或在相同条件下,由于KSP(CuS)小于KSP(ZnS),故反应可以发生)
(7)ZnCO3+2C Zn+3CO↑
【解析】解:硫化锌精矿的焙烧可生成ZnO、氧化铁等,含尘烟气含有含硫氧化物,可用于制备硫酸,浸出液加入硫酸可生成硫酸锌、硫酸铁,加入过量锌充分反应,可置换出铁,滤液中主要含有硫酸锌,经电解可得到锌和硫酸,电解液中含有硫酸,可循环利用;(1)含锌矿的主要成分是ZnS,与空气中氧气发生氧化还原反应,则焙砂的主要成分为ZnO, 所以答案是:ZnO;(2)焙烧生成的含硫氧化物可转换为硫酸,用于后续的浸出操作,
所以答案是:浸出;(3)该含锌矿中还含有FeS等杂质,浸出操作后转化为亚铁离子,可加入锌粉出去亚铁离子,从而除去Fe,反应的离子方程式为Zn+Fe2+=Zn2++Fe,
所以答案是:置换出Fe等;Zn+Fe2+=Zn2++Fe;(4)电解沉积过程中,是电解ZnSO4 , 阴极锌离子放电生成锌,阳极发生氧化反应,产物为O2 , 所以答案是:O2;(5)“氧压酸浸”法顾名思义,可知反应物中含有H+和O2 , 可以获得非金属单质S,写出化学方程式为:2ZnS+4H++O2=2Zn2++2S↓+2H2O;
所以答案是:2ZnS+4H++O2=2Zn2++2S↓+2H2O;(6)根据沉淀的转化原理可知,在一定条件下,溶解度小的矿物可以转化为溶解度更小的矿物,所以硫化锌精矿(ZnS)遇到硫酸铜溶液可慢慢地转变为铜蓝(CuS),
所以答案是:在一定条件下,溶解度小的矿物可以转化为溶解度更小的矿物(或在相同条件下,由于KSP(CuS)小于KSP(ZnS),故反应可以发生);(7)根据题目描述可知反应物为ZnCO3和C,产物含有Zn,则化学方程式为ZnCO3+2C Zn+3CO↑,所以答案是:ZnCO3+2C Zn+3CO↑.