题目内容

14．以重晶石（主要成分为BaSO4）为主要原料制备立德粉（ZnS和BaSO4的混合物）的工艺流程如下：

（1）焙烧时，焦炭需过量，其目的是：①焦炭燃烧放热，提供反应所需温度；②提高重晶石的利用率．
（2）焙烧过程中发生的反应之一是4CO（g）+BaSO4（s）?BaS（s）+4CO2（g），该反应的平衡常数的表达式为K=$\frac{{{c^4}（C{O_2}）}}{{{c^4}（CO）}}$．反应器中发生反应的化学方程式为BaS+ZnSO4=BaSO4↓+ZnS↓．
（3）用工业级氧化锌（含少量FeO和Fe2O3杂质）和硫酸制取硫酸锌溶液时，需先后加入H2O2溶液和碳酸锌精制，加入H2O2溶液时发生反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，加入碳酸锌的目的是将溶液中的Fe3+转化为红褐色沉淀，写出该反应的化学方程式：Fe2（SO4）3+3ZnCO3+3H2O=3ZnSO4+2Fe（OH）3+3CO2↑．

分析 根据工艺流程可知，重晶石矿的主要成分为硫酸钡，在高温时与焦炭反应生成硫化钡和气体为CO、CO2等，所得固体再用水浸，硫化钡是可溶于水的盐，所以通过溶解过滤除去杂质，得硫化钡溶液，硫化钡溶液中加入精制的硫酸锌可得ZnS和BaSO4的混合物，
（1）硫酸钡与碳反应需要高温，焦炭燃烧能放出大量的热，可以提供反应所需要的条件，同时增加一种反应物可以提高另一种反应的转化率；
（2）平衡常数等于生成物浓度系数次幂之积除以反应物浓度系数次幂之积，反应器中硫化钡与硫酸锌反应生成难溶的硫酸钡和硫化锌；
（3）用工业级氧化锌（含少量FeO和Fe2O3杂质）和硫酸制取硫酸锌溶液时，可以先加入H2O2溶液，将亚铁离子氧化成铁离子，再加碳酸锌调节溶液的PH值，使Fe3+转化为红褐色氢氧化铁沉淀而除去铁元素，根据元素守恒和电荷守恒可书写离子方程式和化学方程式．

解答 解：根据工艺流程可知，重晶石矿的主要成分为硫酸钡，在高温时与焦炭反应生成硫化钡和气体为CO、CO2等，所得固体再用水浸，硫化钡是可溶于水的盐，所以通过溶解过滤除去杂质，得硫化钡溶液，硫化钡溶液中加入精制的硫酸锌可得ZnS和BaSO4的混合物，
（1）硫酸钡与碳反应需要高温，焦炭燃烧能放出大量的热，可以提供反应所需要的条件，同时增加焦炭可以提高重晶石的利用率，
故答案为：焦炭燃烧放热，提供反应所需温度；提高重晶石的利用率；
（2）根据平衡常数的定义可知，反应4CO（g）+BaSO4（s）?BaS（s）+4CO2（g）的平衡常数的表达式为K=$\frac{{{c^4}（C{O_2}）}}{{{c^4}（CO）}}$，反应器中硫化钡与硫酸锌反应生成难溶的硫酸钡和硫化锌，反应的化学方程式为BaS+ZnSO4=BaSO4↓+ZnS↓，
故答案为：K=$\frac{{{c^4}（C{O_2}）}}{{{c^4}（CO）}}$；BaS+ZnSO4=BaSO4↓+ZnS↓；
（3）用工业级氧化锌（含少量FeO和Fe2O3杂质）和硫酸制取硫酸锌溶液时，可以先加入H2O2溶液，将亚铁离子氧化成铁离子，反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，再加碳酸锌调节溶液的PH值，使Fe3+转化为红褐色氢氧化铁沉淀而除去铁元素，反应的化学方程式为Fe2（SO4）3+3ZnCO3+3H2O=3ZnSO4+2Fe（OH）3+3CO2↑，
故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；Fe2（SO4）3+3ZnCO3+3H2O=3ZnSO4+2Fe（OH）3+3CO2↑．

点评 本题主要考查立德粉的制备，侧重于工业流程的分析与推理，答题时注意元素化合物知识的灵活运用及实验基本操作的应用，题目难度中等，综合性较强．

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