题目内容

12．工业上利用锌焙砂（主要含ZnO、ZnFe2O4，还含有少量CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物）制取金属锌的流程如图所示．回答下列问题：

（1）酸浸时ZnFe2O4会生成两种盐，该反应的化学方程式为ZnFe2O4+4H2SO4═ZnSO4+Fe2（SO4）3+4H2O；
（2）净化Ⅰ操作分为两步：第一步是将溶液中少量的Fe2+氧化；第二步是控制溶液pH，使Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀．
①写出酸性条件下H2O2与Fe2+反应的离子方程式：H2O2+2Fe2++2H+═2Fe3++2H2O；
②25℃时，pH=3的溶液中，c（Fe3+）=4.0×10-5mol•L-1（已知25℃，Ksp=4.0×10-38）．
③净化Ⅰ生成的沉淀中还含有溶液中的悬浮杂质，溶液中的悬浮杂质被共同沉淀的原因是Fe（OH）3胶体（沉淀）具有吸附性；
（3）若没有净化Ⅱ操作，则对锌的制备带来的影响是制取的锌含铜等杂质；
（4）本流程中可以循环利用的物质除锌外还有H2SO4、ZnSO4．

分析 将锌焙砂（主要含ZnO、ZnFe2O4，还含有少量CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物）酸浸，发生反应CaO+H2SO4=CaSO4+H2O（硫酸钙微溶于水），ZnFe2O4+8H+=Zn2++2Fe3++4H2O、ZnO+2H+=Zn2++H2O、FeO+2H+=Fe2++H2O、CuO+2H+=Cu2++H2O，NiO+2H+=Ni2++H2O，向溶液中加入双氧水，发生反应2Fe2++2H++H2O2=2 Fe3++2H2O，调节溶液的pH将Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀，调节溶液pH时不能引进新的杂质，可以用ZnO，然后向溶液中加入Zn，可以置换出铜和镍，然后过滤，最后电解得到Zn．
（1）酸浸时ZnFe2O4会生成两种盐，两种盐分别为硫酸锌、硫酸铁，即ZnFe2O4与硫酸反应生成硫酸锌、硫酸铁；
（2）①双氧水具有氧化性，能够将亚铁离子氧化成铁离子；
②根据氢氧化铁的溶度积及pH=3计算出溶液中铁离子浓度；
③根据Fe（OH）3胶体（沉淀）具有的吸附性进行分析；
（3）锌焙砂中含有CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物，反应后溶液中存在铜离子，没有净化Ⅱ操作，电解制取的锌会含有铜等杂质；
（4）根据制取流程可以看出，能够循环利用的物质有锌、硫酸和硫酸锌．

解答 解：（1）根据信息，酸浸时ZnFe2O4会生成两种盐，这两种盐分别为硫酸锌、硫酸铁，即ZnFe2O4与硫酸反应生成硫酸锌、硫酸铁，反应的化学方程式为：ZnFe2O4+4H2SO4═ZnSO4+Fe2（SO4）3+4H2O，
故答案为：ZnFe2O4+4H2SO4═ZnSO4+Fe2（SO4）3+4H2O；
（2）①亚铁离子被双氧水氧化成铁离子，反应的离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+═2Fe3++2H2O，
故答案为：H2O2+2Fe2++2H+═2Fe3++2H2O；

②氢氧化铁的溶度积Ksp[Fe（ OH）3]=4.0×10-38，pH=3的溶液中，氢氧根离子的浓度为1×10-11mol/L，c（Fe3+）=$\frac{4.0×1{0}^{-38}}{（1×1{0}^{-11}）^{3}}$ mol/L=4.0×10-5mol/L，

故答案为：4.0×10-5；
③由于生成的Fe（OH）3胶体（沉淀）具有吸附性，所以净化Ⅰ生成的沉淀中还含有溶液中的悬浮杂质，
故答案为：Fe（OH）3胶体（沉淀）具有吸附性；
（3）由于锌焙砂中含有CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物，反应后溶液中存在铜离子，没有净化Ⅱ操作，电解制取的锌中会含有铜等杂质，
故答案为：制取的锌含铜等杂质；
（4）通过制取金属锌的流程图示可以知道，可以循环利用的物质除锌外，含有硫酸、硫酸锌，
故答案为：H2SO4、ZnSO4．

点评 本题借助制取金属锌的流程考查了离子浓度计算、离子方程式、化学方程式的书写等知识，注意合理分析题中信息，本题难度中等，充分考查了分析、理解能力．

练习册系列答案
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