Question

19．湿法炼锌为现代炼锌的主要方法，下列是以硫化锌精矿为原料制备单质锌的工业流程．

（1）烟气不能直接排放，可用于制取一种常见的强酸，该强酸为H₂SO₄．
（2）浸出液以硫酸锌为主，还含有Fe ³⁺、Fe ²⁺、A1 ³⁺、Cu ²⁺、Cd ²⁺、C1^一等杂质，会影响锌的电解，必须除去．净化过程如下：
①在酸性条件下，用H₂O₂将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
②将浸出液的pH调节为5.5左右，使Fe³⁺、A1³⁺形成沉淀而除去，可选用的最佳试剂为C（填字母）
A．NaOH　　　　B．NH₃•H₂ O　　　C．ZnOH 　　 D．H₂SO₄
③用Zn除去Cu²⁺和Cd²⁺
④用Ag₂SO₄除去Cl^一，发生的离子方程式为，Ag₂SO₄+2Cl^-?2AgCl+SO₄^2-．
（3）用两支惰性电极插入500mL硫酸锌溶液中，通电电解．当电解液的pH从6.0变为3.0时（设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略），锌在阴极析出，其质量为16.25 mg．

Answer 1

分析 硫化锌精矿焙烧得到ZnO及烟气，烟气中含有二氧化硫，ZnO焙砂用硫酸酸浸，浸出液中含有ZnSO₄等，净化后得到硫酸锌溶液，再电解得到Zn．
（1）烟气中含有二氧化硫，可以制备硫酸；
（2）①在酸性条件下，用H₂O₂将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，由电荷守恒，有氢离子参加反应，过氧化氢还原为水；
②选择的试剂能消耗氢离子，且不能引入新杂质；
④溶解平衡分别为：①Ag₂SO₄（s）?2Ag⁺+SO₄^2-，②AgCl（s）?Ag⁺+Cl^-；
（3）Zn²⁺发生还原反应得到Zn，在阴极析出，阳极是溶液中氢氧根离子放电生成氧气．

解答 解：硫化锌精矿焙烧得到ZnO及烟气，烟气中含有二氧化硫，ZnO焙砂用硫酸酸浸，浸出液中含有ZnSO₄等，净化后得到硫酸锌溶液，再电解得到Zn．
（1）烟气中含有二氧化硫，可以制备硫酸，故答案为：H₂SO₄；
（2）①在酸性条件下，用H₂O₂将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，由电荷守恒，有氢离子参加反应，过氧化氢还原为水，反应离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
②选择的试剂能消耗氢离子，且不能引入新杂质，加入硫酸不能消耗溶液中氢离子，NaOH、NH₃•H₂O、ZnO 均能消耗溶液中氢离子，但NaOH、NH₃•H₂O 会引入杂质离子，故选：C；
④溶解平衡分别为：①Ag₂SO₄（s）?2Ag⁺+SO₄^2-，②AgCl（s）?Ag⁺+Cl^-，①-②×2可得：Ag₂SO₄+2Cl^-?2AgCl+SO₄^2-，故答案为：Ag₂SO₄+2Cl^-?2AgCl+SO₄^2-；
（3）Zn²⁺发生还原反应得到Zn，在阴极析出，阳极是溶液中氢氧根离子放电生成氧气，阳极电极反应式为：2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺，电解液的pH从6，.0变为3.0时，生成n（H⁺）=0.001mol/L×0.5L=0.0005mol，则转移0.0005mol电子，可知生成0.00025molZn，质量为0.00025mol×65g/mool=16.25×10^-3g，即16.25mg，
故答案为：阴；16.25．

点评 本题以框图题形式考查铝、硅、铁的化合物的性质、常用化学用语的书写、物质的分离提纯等，难度中等，清楚工艺流程原理是解题的关键，是对知识迁移的综合运用．