Question

（2013?番禺区模拟）工业上用闪锌矿（主要成分为ZnS，还含有CdS、Fe₂O₃等杂质）为原料生产ZnSO₄?7H₂O的工艺流程如下：（己知Cd的金属活动性介于Zn和Fe之间）

（1）从滤渣A中可获得一种淡黄色非金属单质的副产品，其化学式为

S

．
（2）浸取过程中Fe₂（SO₄）₃的作用是

做氧化剂

，浸取时Fe₂（SO₄）₃与ZnS发生反应的化学方程式为

Fe₂（SO₄）₃+ZnS=ZnSO₄+2FeSO₄+S

．
（3）除铁过程控制溶液的pH在5.4左右，该反应的离子方程式为

4Fe²⁺+O₂+6H₂O=4FeOOH+8H⁺

．该过程在空气入口处设计了一个类似淋浴喷头的装置，其目的是

增大空气与溶液的接触面积，加快反应速率

．
（4）置换法除重金属离子是Cd²⁺，所用物质C为

Zn

．
（5）硫酸锌的溶解度与温度之间的关系如下表：

温度/℃	0	20	40	60	80	100
溶解度/g	41.8	54.1	70.4	74.8	67.2	60.5

从除重金属后的硫酸锌溶液中获得硫酸锌晶体的实验操作为

60℃条件下蒸发浓缩

、

降温结晶

、过滤、干燥．

Answer 1

分析：（1）硫酸铁具有氧化性和硫化锌发生氧化还原反应生成淡黄色非金属单质硫；
（2）加入硫酸铁和硫酸是为了溶解氧化铁、硫化锌、硫化镉获得生产硫酸锌晶体和硫酸亚铁晶体的原料；其中硫酸铁氧化硫化锌；
（3）除铁是利用空气中氧气氧化亚铁离子生成FeOOH，在空气入口处设计了一个类似淋浴喷头的装置，依据增大物质接触面积会加快反应速率；
（4）依据置换反应的反应条件是活泼金属进行置换，结合制备实验方案是制取ZnSO₄?7H₂O，依据除杂不能引入新的杂质，Cd的金属活动性介于Zn和Fe之间分析；
（5）依据溶解度与温度的 关系分析，低温和高温都不利于晶体的析出，适宜的温度是60℃．

解答：解：（1）依据流程转化关系分析判断，加入的硫酸铁具有氧化性能溶解氧化硫化锌、硫化镉，从滤渣A中可获得一种淡黄色非金属单质的副产品为氧化产物为硫，
故答案为：S；
（2）依据流程反应和生成硫单质可知，硫酸铁具有氧化性能氧化硫化锌和 硫化镉，生成单质硫，反应的化学方程式为：Fe₂（SO₄）₃+ZnS=ZnSO₄+2FeSO₄+S，
故答案为：做氧化剂； Fe₂（SO₄）₃+ZnS=ZnSO₄+2FeSO₄+S；
（3）除铁过程控制溶液的pH在5.4左右，利用空气中氧气氧化亚铁离子生成FeOOH，反应的两种方程式为：4Fe²⁺+O₂+6H₂O=4FeOOH+8H⁺；在空气入口处设计了一个类似淋浴喷头的装置是为了增大与空气的接触面积增大反应速率，
故答案为：4Fe²⁺+O₂+6H₂O=4FeOOH+8H⁺；增大空气与溶液的接触面积，加快反应速率；
（4）制备实验方案是制取ZnSO₄?7H₂O，依据除杂不能引入新的杂质，Cd的金属活动性介于Zn和Fe之间，所以加入锌可以置换镉，
故答案为：Zn；
（5）依据图表中硫酸锌的溶解度与温度之间的关系分析，低温和高温溶解度都不是最大，只有在60°C硫酸锌的溶解度最大74.8g，通过加热蒸发浓缩，冷却结晶会最大程度得到晶体，
故答案为：60℃条件下蒸发浓缩、降温结晶．

点评：本题考查了物质制备方案的流程分析和反应判断，实验流程信息应用，物质性质是解题关键，题目难度中等．