[题目]闪锌精矿(含有ZnS.SiO2和少量FeS杂质).钛白废液(含H2SO4约20%.还有少量Fe2+.TiO2+).利用钛白废液及闪锌精矿联合生产七水合硫酸锌流程简化如下:回答下列问题:(1)在焙烧过程中.产生了具有漂白性的气体和金属氧化物.其中气体是 .滤渣X的主要成分是 .(2)氧化时.如果鼓入空气不足.其弊端是 .生成H2TiO3的相关离子反应方程� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

【题目】闪锌精矿(含有ZnS、SiO2和少量FeS杂质)，钛白废液(含H2SO4约20%，还有少量Fe2+、TiO2+)。利用钛白废液及闪锌精矿联合生产七水合硫酸锌流程简化如下：

回答下列问题：

(1)在焙烧过程中，产生了具有漂白性的气体和金属氧化物，其中气体是_________，滤渣X的主要成分是_________________。

(2)氧化时，如果鼓入空气不足，其弊端是__________，生成H2TiO3的相关离子反应方程式为____________，从生产实际考虑，调pH时，选择加入石灰乳而不是烧碱的原因是_________。

(3)常温下，滤液Y中锌离子浓度约为6mol/L，若Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，Ksp[Zn(OH)2]=6.0×10-18。据此分析，加入石灰乳调节的pH应不超过________，此时溶液中还有的杂质阳离子为H+和__________。

(4)工业上，常用电解硫酸四氨合锌(II)溶液（含[Zn(NH3)4]2+）制备单质锌，其阴极的电极反应式为__________。

【答案】SO2（或二氧化硫） SiO2（或二氧化硅） Fe2＋氧化不完全，在调节pH时不能除尽Fe2＋ 2H2O＋TiO2＋=H2TiO3↓＋2H＋或TiO2＋＋Ca(OH)2=H2TiO3＋Ca2＋ Ca(OH)2来源广，价格便宜 5 Ca2＋ [Zn(NH3)4]2＋＋2e－=Zn＋4NH3

【解析】

闪锌精矿焙烧过程中ZnS和FeS会与O2反应，生成金属氧化物和SO2，加入钛白废液，金属氧化物会与钛白废液中的H2SO4反应，生成溶于水的硫酸盐。过滤，不溶于酸的SiO2被除去。通过空气氧化Fe2＋成Fe3+，加入石灰乳调节pH，以便转化为Fe(OH)3沉淀除去，TiO2＋也转化为H2TiO3沉淀除去，过滤得到ZnSO4溶液，最后得到ZnSO4·7H2O。

(1)由信息可知，焙烧过中发生反应：2ZnS＋3O2 2ZnO＋2SO2，4FeS＋7O22Fe2O3＋4SO2，所以放出的气体是SO2；由于ZnO和Fe2O3均溶于硫酸，SiO2不溶于H2SO4，因此滤渣X为SiO2；

(2)通入空气的目的是为了将Fe2＋氧化为Fe3＋从而形成Fe(OH)3除去，如果空气不足，Fe2＋没有被完全氧化，在调节pH时，不能完全除去Fe2＋；

加入石灰乳调节pH，TiO2＋转化为H2TiO3，分析化合价可知，Ti的化合价没有发生变化，根据原子守恒配平，则化学方程式为2H2O＋TiO2＋=H2TiO3↓＋2H＋或TiO2＋＋Ca(OH)2=H2TiO3＋Ca2＋；

生产实际考虑时，必须考虑原料的来源和价格，石灰乳Ca(OH)2来源广，价格便宜；

(3)调节pH时，Fe3＋要沉淀完全，而Zn2＋不能沉淀，假设Fe3＋沉淀完全的浓度为1×10－5mol·L－1，c(Fe3＋)3c(OH－)= Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，可求出c(OH－)=1.6×10－11mol·L－1；当Zn2＋恰好沉淀时，c(Zn2＋)2c(OH－)= Ksp[Zn(OH)2]=6.0×10-18，c(Zn2＋)=6mol/L，可求出c(OH－)=10－9mol·L－1，则c(OH－)不应超过10－9mol·L－1，可计算最大的pH值，，因此pH应不超过5；

加入石灰乳Ca(OH)2调节pH时，生成的CaSO4是微溶物，因此滤液中还会有Ca2＋；

(4)根据信息，由[Zn(NH3)4]2＋制备Zn，在阴极，得电子发生还原反应，则电极反应为[Zn(NH3)4]2＋＋2e－=Zn＋4NH3。

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（1）若平衡时，容器体积为aL，写出该反应的平衡常数为：K=__________（用含a的代数式表示）

（2）反应进行到t1时，SO2的体积分数为_______________；

（3）若在t1时充入一定量的氩气（Ar），SO2的物质的量将________（填“增大”、“减小”或“不变”）；

（4）若在t1时升温，重新达到平衡状态，新平衡混合物中气体的总物质的量____2.1mol（填“＜”、“＞”或“=”），简单说明原因：____________。

（5）若t1达到平衡后，保持容器的体积不再变化。再加入0.2molSO2、0.1molO2和1.8molSO3，此时v逆________v正（填“＜”、“＞”或“=”）。

（6）一定温度下，在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物，发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)（正反应放热），测得反应的相关数据如下：

	容器1	容器2	容器3
反应温度T/K	700	700	800
反应物投入量	2 mol SO2、1 mol O2	4 mol SO3	2 mol SO2、1 mol O2
平衡v正(SO2)/ mol·L－1·s－1	v1	v2	v3
平衡c(SO3)/mol·L－1	c1	c2	c3
平衡体系总压强p/Pa	p1	p2	p3
物质的平衡转化率α	α1(SO2)	α2(SO3)	α3(SO2)
平衡常数K	K1	K2	K3