Question

19．工业上用闪锌矿（主要成分为ZnS，还含有Fe₂O₃等杂质）为原料生产ZnSO₄•7H₂O的工艺流程如下：

（1）“浸取”步骤中，为了提高反应速率，可以采取的措施是加热或搅拌或增大硫酸浓度等．
（2）加入铁屑时发生反应的化学方程式为Fe₂（SO₄）₃+Fe=FeSO₄、Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑．
（3）通入空气“除铁”属于氧化还原反应．（填“氧化还原”或“非氧化还原”）
（4）该过程中在通入空气的入口处设计了一个类似淋浴喷头的装置，其目的是加快反应速率．
（5）置换法除重金属离子所用物质C为Zn．

Answer 1

分析 闪锌矿（主要成分为ZnS，还含有CdS、Fe₂O₃等杂质）中加硫酸和Fe₂（SO₄）₃，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，CdS、Fe₂O₃溶于硫酸形成离子，过滤，得到的滤渣为S，滤液中加Fe，三价铁离子被还原为亚铁离子，浓缩结晶得到FeSO₄•7H₂O，再通空气除去剩余的Fe，再加人还原剂把Cd²⁺还原为单质，过滤，蒸发浓缩滤液得到ZnSO₄•7H₂O，
（1）搅拌固体和液体的混合物，升高温度、增大浓度等，可加快反应速率；
（2）铁与硫酸铁、硫酸反应生成硫酸亚铁，据此写出反应的化学方程式；
（3）除铁是利用空气中氧气氧化亚铁离子生成FeOOH；
（4）依据增大物质接触面积会加快反应速率分析；
（5）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．

解答 解：闪锌矿（主要成分为ZnS，还含有CdS、Fe₂O₃等杂质）中加硫酸和Fe₂（SO₄）₃，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，CdS、Fe₂O₃溶于硫酸形成离子，过滤，得到的滤渣为S，滤液中加Fe，三价铁离子被还原为亚铁离子，浓缩结晶得到FeSO₄•7H₂O，再通空气除去剩余的Fe，再加人还原剂把Cd²⁺还原为单质，过滤，蒸发浓缩滤液得到ZnSO₄•7H₂O，
（1）搅拌固体和液体的混合物，升高温度、增大浓度等，可加快反应速率，所以为了提高浸取率可采取的措施有加热或搅拌或增大硫酸浓度等；
故答案为：加热或搅拌或增大硫酸浓度等；
（2）加入铁粉后，剩余的硫酸铁、硫酸都能够与铁发生反应，反应的化学方程式为：Fe₂（SO₄）₃+Fe=FeSO₄、Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑，
故答案为：Fe₂（SO₄）₃+Fe=FeSO₄、Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；
（3）除铁过程是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⁺，该反应为氧化还原反应，
故答案为：氧化还原；
（4）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：加快反应速率；
（5）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．

点评 本题考查了物质制备方案的设计，题目难度中等，根据制备流程明确制备原理为解答关键，注意掌握物质制备方案设计与评价的原则，试题培养了学生的分析能力及化学实验能力．