Question

【题目】我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：

相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1 mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：

回答下列问题：

(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为__________。

(2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有________；氧化除杂工序中ZnO的作用是_____________，若不通入氧气，其后果是___________。

(3)溶液中的Cd2＋可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为__________。

(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为__________；沉积锌后的电解液可返回________工序继续使用。

Answer 1

【答案】2ZnS＋3O2 2ZnO＋2SO2 PbSO4 调节溶液的pH 无法除去杂质Fe2＋ Cd2＋＋Zn===Cd＋Zn2＋ Zn2＋＋2e－===Zn 溶浸

【解析】

焙烧时，硫元素转化为二氧化硫，然后用稀硫酸溶浸，生成硫酸锌，硫酸亚铁和硫酸镉，二氧化硅与稀硫酸不反应转化为滤渣，因硫酸铅不溶于水，故滤渣1中还含有硫酸铅。由于沉淀亚铁离子的pH较大，需要将其氧化为铁离子，通过控制pH得到氢氧化铁沉淀；滤液中加入锌粉置换出镉，最后将滤液电解得到金属锌，据以上分析进行解答。

（1）闪锌矿的主要成分ZnS在高温下易被氧气氧化，得到产物ZnO和SO2；

故答案为：2ZnS＋3O2 2ZnO＋2SO2；

（2）PbS在高温下与氧气反应生成PbO与SO2，PbO与酸反应生成难溶于酸的PbSO4，故滤渣1中还有PbSO4；由金属离子形成氢氧化物沉淀的pH可知，需要将Fe2+转化为Fe3+，生成Fe（OH）3沉淀除去，故加入ZnO与溶液中的H+反应，调节溶液pH来沉淀Fe3+；若不通入氧气，则无法将Fe2+转化为Fe3+，完全沉淀Fe2+时Zn2+也会被沉淀。

故答案是：PbSO4；调节溶液的pH；无法除去杂质Fe2＋；

（3）Zn将Cd2+还原为Cd单质：Cd2＋＋Zn===Cd＋Zn2＋；

故答案是：Cd2＋＋Zn===Cd＋Zn2＋；

（4）电解硫酸锌溶液，阴极发生反应的是溶液中的Zn2＋，反应式为：Zn2++2e-=Zn；阳极发生反应的物质为水电离出的OH-，极反应：2H2O-4e-=O2+4H+，反应后电解液中剩余离子为氢离子和硫酸根，故可循环参与过程中的溶浸。

故答案是：Zn2＋＋2e－===Zn；溶浸。