Question

19．濕法煉鋅為現(xiàn)代煉鋅的主要方法，下列是以硫化鋅精礦為原料制備單質(zhì)鋅的工業(yè)流程．

（1）煙氣不能直接排放，可用于制取一種常見(jiàn)的強(qiáng)酸，該強(qiáng)酸為H₂SO₄．
（2）浸出液以硫酸鋅為主，還含有Fe ³⁺、Fe ²⁺、A1 ³⁺、Cu ²⁺、Cd ²⁺、C1^一等雜質(zhì)，會(huì)影響鋅的電解，必須除去．凈化過(guò)程如下：
①在酸性條件下，用H₂O₂將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
②將浸出液的pH調(diào)節(jié)為5.5左右，使Fe³⁺、A1³⁺形成沉淀而除去，可選用的最佳試劑為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，發(fā)生的離子方程式為，Ag₂SO₄+2Cl^-?2AgCl+SO₄^2-．
（3）用兩支惰性電極插入500mL硫酸鋅溶液中，通電電解．當(dāng)電解液的pH從6.0變?yōu)?.0時(shí)（設(shè)電解時(shí)陰極沒(méi)有氫氣析出，且電解液在電解前后體積變化可以忽略），鋅在陰極析出，其質(zhì)量為16.25 mg．

Answer 1

分析 硫化鋅精礦焙燒得到ZnO及煙氣，煙氣中含有二氧化硫，ZnO焙砂用硫酸酸浸，浸出液中含有ZnSO₄等，凈化后得到硫酸鋅溶液，再電解得到Zn．
（1）煙氣中含有二氧化硫，可以制備硫酸；
（2）①在酸性條件下，用H₂O₂將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，由電荷守恒，有氫離子參加反應(yīng)，過(guò)氧化氫還原為水；
②選擇的試劑能消耗氫離子，且不能引入新雜質(zhì)；
④溶解平衡分別為：①Ag₂SO₄（s）?2Ag⁺+SO₄^2-，②AgCl（s）?Ag⁺+Cl^-；
（3）Zn²⁺發(fā)生還原反應(yīng)得到Zn，在陰極析出，陽(yáng)極是溶液中氫氧根離子放電生成氧氣．

解答 解：硫化鋅精礦焙燒得到ZnO及煙氣，煙氣中含有二氧化硫，ZnO焙砂用硫酸酸浸，浸出液中含有ZnSO₄等，凈化后得到硫酸鋅溶液，再電解得到Zn．
（1）煙氣中含有二氧化硫，可以制備硫酸，故答案為：H₂SO₄；
（2）①在酸性條件下，用H₂O₂將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，由電荷守恒，有氫離子參加反應(yīng)，過(guò)氧化氫還原為水，反應(yīng)離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
②選擇的試劑能消耗氫離子，且不能引入新雜質(zhì)，加入硫酸不能消耗溶液中氫離子，NaOH、NH₃•H₂O、ZnO 均能消耗溶液中氫離子，但NaOH、NH₃•H₂O 會(huì)引入雜質(zhì)離子，故選：C；
④溶解平衡分別為：①Ag₂SO₄（s）?2Ag⁺+SO₄^2-，②AgCl（s）?Ag⁺+Cl^-，①-②×2可得：Ag₂SO₄+2Cl^-?2AgCl+SO₄^2-，故答案為：Ag₂SO₄+2Cl^-?2AgCl+SO₄^2-；
（3）Zn²⁺發(fā)生還原反應(yīng)得到Zn，在陰極析出，陽(yáng)極是溶液中氫氧根離子放電生成氧氣，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為：2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺，電解液的pH從6，.0變?yōu)?.0時(shí)，生成n（H⁺）=0.001mol/L×0.5L=0.0005mol，則轉(zhuǎn)移0.0005mol電子，可知生成0.00025molZn，質(zhì)量為0.00025mol×65g/mool=16.25×10^-3g，即16.25mg，
故答案為：陰；16.25．

點(diǎn)評(píng) 本題以框圖題形式考查鋁、硅、鐵的化合物的性質(zhì)、常用化學(xué)用語(yǔ)的書寫、物質(zhì)的分離提純等，難度中等，清楚工藝流程原理是解題的關(guān)鍵，是對(duì)知識(shí)遷移的綜合運(yùn)用．