Question

【題目】工業(yè)上用閃鋅礦（主要成分為ZnS，還含有CdS、Fe2O3等雜質(zhì)）為原料生產(chǎn)ZnSO4·7H2O的工藝流程如下：（已知Cd的金屬活動性介于Zn和Fe之間）

（1）從濾渣A中可獲得一種淡黃色非金屬單質(zhì)的副產(chǎn)品，其化學(xué)式為________。

（2）浸取過程中Fe2(SO4)3的作用是_______________，浸取時Fe2(SO4)3與ZnS發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________________。

（3）除鐵過程控制溶液的pH在5.4左右，該反應(yīng)的離子方程式為_______________________。該過程在空氣入口處設(shè)計了一個類似淋浴噴頭的裝置，其目的是____________________________________。

（4）置換法除重金屬離子是Cd2+，所用物質(zhì)C為_________。

（5）硫酸鋅的溶解度與溫度之間的關(guān)系如下表：

溫度/℃	0	20	40	60	80	100
溶解度/g	41.8	54.1	70.4	74.8	67.2	60.5

從除重金屬后的硫酸鋅溶液中獲得硫酸鋅晶體的實驗操作為__________、__________、過濾、干燥。

Answer 1

【答案】S 做氧化劑 Fe2(SO4)3+ZnS=ZnSO4+2FeSO4+S↓ 4Fe2++O2+6H2O=4FeOOH↓+8H+ 增大空氣與溶液的接觸面積，加快反應(yīng)速率 Zn（鋅） 60℃條件下蒸發(fā)濃縮 降溫結(jié)晶

【解析】

（1）閃鋅礦的主要成分為ZnS，還含有CdS、Fe2O3等雜質(zhì)，加入稀硫酸和硫酸鐵后發(fā)生反應(yīng)ZnS+Fe2（SO4）3=ZnSO4+2FeSO4+S↓、CdS+Fe2（SO4）3=CdSO4+2FeSO4+S↓、Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O，故從濾渣A中獲得的一種淡黃色非金屬單質(zhì)為S；

（2）浸取時，金屬硫化物中硫元素的化合價為-2價，具有強還原性，硫酸鐵中Fe3+具有較強的氧化性，故硫酸鐵是氧化劑；硫化鋅與硫酸鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵、硫酸鋅、S，根據(jù)得失電子守恒、原子守恒，浸取時Fe2（SO4）3與ZnS發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為ZnS+Fe2（SO4）3=ZnSO4+2FeSO4+S↓；

（3）濃縮結(jié)晶的母液含有飽和硫酸亞鐵溶液，亞鐵離子被氧化為FeOOH時，鐵元素化合價由+2價升為+3價，則空氣中氧氣是氧化劑，氧元素由0價降為-2價，根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒、原子守恒配平，則該反應(yīng)為4Fe2++O2+6H2O=4FeOOH↓+8H+；在空氣入口處設(shè)計了一個類似淋浴噴頭的裝置，目的是增大空氣與溶液的接觸面積，加快反應(yīng)速率；

（4）根據(jù)置換反應(yīng)原理，應(yīng)選擇比Cd活潑的金屬，根據(jù)除雜原則，除去Cd2+的同時只能引入Zn2+，不能引入別的金屬陽離子，因此物質(zhì)C為鋅（Zn）；

（5）讀表可知，0～100℃，硫酸鋅的溶解度先隨溫度升高而增大，后隨溫度升高而減小，或者60℃左右硫酸鋅的溶解度最大，因此從除重金屬后的硫酸鋅溶液中獲得硫酸鋅晶體的實驗操作為在60℃左右蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、干燥，可以制備硫酸鋅晶體。