Question

7．現(xiàn)代煉鋅的方法可分為火法和濕法兩大類(lèi)，倆是生產(chǎn)硫酸鋅的副產(chǎn)品，屬于高毒性金屬，試回答下列相關(guān)問(wèn)題．
（1）火法煉鋅是將閃鋅礦（主要含ZnS）通過(guò)浮選．焙燒使它轉(zhuǎn)化為氧化鋅，再把氧化鋅和焦炭混合，在鼓風(fēng)爐中加熱至1373-1573K，使鋅蒸餾出來(lái)．主要反應(yīng)為：
2ZnS+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2ZnO+2SO₂；　鼓風(fēng)爐中：2C+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CO　　ZnO+CO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Zn+CO₂
從火法煉鋅蒸餾后的殘?jiān)�中含多種金屬單質(zhì)及In₂O₃，可用硫酸提取銦，某研究機(jī)構(gòu)對(duì)此研究數(shù)據(jù)如下．實(shí)驗(yàn)中涉及的酸度（每升溶液中含硫酸的質(zhì)量）與銦的浸出率如圖1；硫酸溶液的體積與固體的體積比如圖2

①當(dāng)酸度為196時(shí)，其物質(zhì)的量濃度為2mol•L^-1．
②從節(jié)約原料和浸出率考慮，適宜的酸度和液固比分別為：180，6：1．
（2）濕法煉鋅的主要工藝流程為：

①?gòu)谋Ｗo(hù)環(huán)境和充分利用原料角度，如何處理或利用煙氣將煙道氣凈化，用于生產(chǎn)硫酸等．
②除去酸浸出液中的鐵，可用H₂O₂氧化，再調(diào)節(jié)pH使之形成Fe（OH）₃沉淀，寫(xiě)出H₂O₂氧化Fe²⁺的離子方程式2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
③酸浸出液還含有Cd²⁺，為了防止鎘污染并回收鎘，根據(jù)它們性質(zhì)的差異，可用氫氧化鈉溶液分離，已知Zn（OH）₂和氫氧化鋁一樣也具有兩性，試寫(xiě)出分離的離子方程式Cd²⁺+2OH^-=Cd（OH）₂↓、Zn²⁺+4OH^-=ZnO₂^2-+2H₂O[或Zn²⁺+4OH^-=Zn（OH）₄^2-]．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)酸度的定義計(jì)算，酸度為196時(shí)，說(shuō)明1L溶液中硫酸的質(zhì)量為196g，即硫酸為2mol，故濃度為2mol/L；
②根據(jù)圖象可以看出，當(dāng)酸度為180或液固比為6：1時(shí)，浸出率變化不大；
（2）閃鋅礦（主要含ZnS）的焙燒可生成ZnO等，含塵煙氣含有含硫氧化物，可用于制備硫酸，焙燒后的固體用硫酸浸取，浸出液進(jìn)行凈化可知硫酸鋅溶液，電解硫酸鋅溶液可得到鋅和硫酸，電解液中含有硫酸，可循環(huán)利用，
①閃鋅礦主要含ZnS，在焙燒時(shí)生成二氧化硫氣體，可用于生產(chǎn)硫酸；
②H₂O₂具有氧化性，在酸性條件下將具有還原性的Fe²⁺離子氧化成Fe³⁺離子，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
③Zn（OH）₂和氫氧化鋁一樣也具有兩性，既可與酸反應(yīng)生成鹽和水，又能和堿反應(yīng)生成鹽和水，可根據(jù)氫氧化鋁的反應(yīng)來(lái)書(shū)寫(xiě)．

解答 解：（1）①酸度為196時(shí)，說(shuō)明1L溶液中硫酸的質(zhì)量為196g，硫酸的物質(zhì)的量為$\frac{196g}{98g/mol}$=2mol，濃度為2mol/L，故答案為：2mol•L^-1；
②由圖象可以看出，當(dāng)酸度為180或液固比為6：1時(shí)，浸出率變化不大，從節(jié)約原料和浸出率考慮，適宜的酸度和液固比分別為：180； 6：1，故答案為：180； 6：1；
（2）①閃鋅礦主要含ZnS，在焙燒時(shí)生成二氧化硫氣體，如隨意排放會(huì)污染環(huán)境，可用于生產(chǎn)硫酸，故答案為：將煙道氣凈化，用于生產(chǎn)硫酸等；
②H₂O₂具有氧化性，在酸性條件下將具有還原性的Fe²⁺離子氧化成Fe³⁺離子，反應(yīng)離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
③根據(jù)Zn（OH）₂和氫氧化鋁一樣也具有兩性，既可與酸反應(yīng)生成鹽和水，又能和堿反應(yīng)生成鹽和水，酸浸出液還含有Cd²⁺，為了防止鎘污染并回收鎘，可加過(guò)量的堿溶液，反應(yīng)分別為：Cd²⁺+2OH^-=Cd（OH）₂↓；Zn²⁺+4OH^-=ZnO₂^2-+2H₂O[或Zn²⁺+4OH^-=Zn（OH）₄^2-]．
故答案為：Cd²⁺+2OH^-=Cd（OH）₂↓、Zn²⁺+4OH^-=ZnO₂^2-+2H₂O[或Zn²⁺+4OH^-=Zn（OH）₄^2-]．

點(diǎn)評(píng) 本題以信息題目的形式考查金屬冶煉的一般原理，做題時(shí)注意題中給予的關(guān)鍵信息，如閃鋅礦的組成，酸度等問(wèn)題，本題較為綜合，具有一定難度．