现代炼锌的方法可分为火法和湿法两大类．火法炼锌是将闪锌矿通过浮选.焙烧使它转化为氧化锌.再把氧化锌和焦炭混合.在鼓风炉中加热至1373-1573K.使锌蒸馏出来．主要反应为:焙烧炉中:2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2 ①鼓风炉中:2C+O2=2CO ②鼓风炉中:ZnO+CO2(g)③(1)请写出反应③的平衡常数表达式 .若在其它条件不变时.在鼓� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

现代炼锌的方法可分为火法和湿法两大类．
火法炼锌是将闪锌矿（主要含ZnS）通过浮选、焙烧使它转化为氧化锌，再把氧化锌和焦炭混合，在鼓风炉中加热至1373-1573K，使锌蒸馏出来．主要反应为：
焙烧炉中：2ZnS+3O₂=2ZnO+2SO₂①
鼓风炉中：2C+O₂=2CO ②
鼓风炉中：ZnO（s）+CO（g）?Zn（g）+CO₂（g）③
（1）请写出反应③的平衡常数表达式

，若在其它条件不变时，在鼓风炉中增大CO的浓度，平衡将如何移动？

，此时平衡常数

（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（2）已知闪锌矿中含硫16%（其它杂质不含硫），则闪锌矿中硫化锌的含量为

．
（3）焙烧炉出来的混合气体中N₂占85%，鼓风炉中反应③CO的转化率为80%，为了合理利用资源，防止过量空气的鼓入对生产造成负面影响，请计算每生产1molZn，需要向焙烧炉和鼓风炉中鼓入新鲜空气共多少升？（假设矿石中的ZnS全部转化为Zn，反应中的O₂均来自于空气，空气中O₂与N₂的体积比以1：4计算）

考点：金属冶炼的一般原理,化学方程式的有关计算

专题：计算题,元素及其化合物

分析：（1）依据平衡常数概念书写表达式，用生成物平衡浓度米幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积，平衡常数随温度变化，不随浓度变化，增大反应物浓度平衡正向进行；
（2）依据元素守恒计算，计算出ZnS中硫的质量分数ω（S），闪锌矿中硫化锌的含量16%÷ω（S）；
（3）令生产1molZn鼓风炉中消耗空气物质的量为5y，则通入的氧气为y、制得一氧化碳为2y，实际用于还原ZnO的CO物质的量为2y×62.5%，由方程式可知，2y×62.5%=1mol；
令焙烧炉中消耗空气的物质的量为5x，根据Zn元素守恒，需ZnS1mol，根据差量法计算出从焙烧炉出来的气体物质的量变化量，利用混合气体中N₂占90%列方程，两处之和即为鼓入新鲜空气．

解答： 解：（1）ZnO（s）+CO（g）?Zn（g）+CO₂（g），反应③平衡常数K=

c(Zn)c(CO2)

c(CO)

，若在其它条件不变时，在鼓风炉中增大CO的浓度右移，平衡常数只随温度变化，不浓度平衡常数不变；
故答案为：

c(Zn)c(CO2)

c(CO)

，右移，不变；
（2）闪锌矿（主要含ZnS），闪锌矿中含硫16%（其它杂质不含硫），ZnS中硫的质量分数ω（S）=

65+32

×100%，
闪锌矿中硫化锌的含量为16%÷ω（S）=16%÷

65+32

×100%=48.5%；
故答案为：48.5%；
（3）设焙烧炉中消耗空气的物质的量为5x，鼓风炉中消耗空气物质的量为5y
则：2C+O₂=2CO    ZnO（s）+CO（g）?Zn（g）+CO₂（g）
       y  2y    1mol    2y×80%      1mol
2y×80%=1mol     y=0.625mol    5y=3.125mol；
2ZnS+3O₂=2ZnO+2SO₂气体减少△n
2mol                       1mol
1mol                      0.5mol

5x-0.5

=85% x=1.7mol 5x=8.5mol；
5x+5y=3.125mol+8.5mol=11.625mol
V（空气）=11.625×22.4L?mol^-1=260.4L；
答：需要向焙烧炉和鼓风炉中鼓入新鲜空气共260.4L；

点评：本题以金属冶炼为载体，考查有关化学平衡的计算，题目综合性大，（3）中计算关键要理清思路，充分利用方程式，难度较大，为易错题目．