Question

【題目】閃鋅礦（主要成分ZnS，含Cd、Fe、Cu等元素雜質(zhì)）是冶煉鋅單質(zhì)的原料，有兩種常見的冶煉方式：火法煉鋅和濕法煉鋅。兩種方法均先將閃鋅礦加熱焙燒，得到以ZnO為主要成分的焙砂，再分別經(jīng)過兩條路線得到單質(zhì)鋅，同時得到副產(chǎn)品。

已知：

（I）相關(guān)金屬單質(zhì)的熔沸點

金屬單質(zhì)	Zn	Fe	Cu	Cd
熔點 (K)	693	1812	1356	594
沸點 (K)	1180	3023	2840	1040

（II）幾種離子生成氫氧化物沉淀的pH

	Fe3+	Zn2+	Cu2+	Cd2+
開始沉淀pH	l.l	5.9	4.7	6.9
完全沉淀pH	3.2	8.9	6.7	9.6 /span>

請回答下列問題:

（1） 步驟②若焦炭與ZnO(s)反應(yīng)生成1mol CO時吸收akJ的熱量，請寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式___________________________________________________。

（2）步驟④中操作I的分離方法為蒸餾，得到副產(chǎn)品粗鎘需控制溫度為____左右。

（3）步驟⑦需調(diào)節(jié)溶液pH為_______，目的是_____________________________。

（4）寫出步驟⑧中反應(yīng)的離子方程式___________________________（任寫一個）

（5）步驟⑨以Pt為電極進行電解，陰極的電極反應(yīng)方程式為________________。

（6）分別取閃鋅礦200kg，通過火法煉鋅得到Zn的質(zhì)量為65kg，通過濕法煉鋅得到Zn的質(zhì)量為78kg，閃鋅礦中ZnS的質(zhì)量分數(shù)約為___________。

Answer 1

【答案】 ZnO(s) + C(s) Zn(g) + CO (g) △H = + a kJ/mol 1040 K 3.2 < pH < 5.9 除去溶液中的Fe3+ Zn＋Cu2＋Zn2＋＋Cu Zn＋Cd2＋Zn2＋＋Cd Zn2++2e—Zn 48.5%

【解析】閃鋅礦(主要成分ZnS，含Cd、Fe、Cu等元素雜質(zhì))加熱焙燒，得到以ZnO為主要成分的焙砂，其中還含有其他金屬的氧化物。焙砂中的金屬氧化物被焦炭還原生成金屬單質(zhì)和殘渣，要得到金屬蒸氣，需要控制溫度在1373K~1573K，得到的蒸氣中含有鋅和鎘，通過蒸餾可以分離鋅和鎘；焙砂中加入硫酸將金屬氧化物溶解，再加入雙氧水將生成的亞鐵鹽氧化，調(diào)節(jié)溶液的酸堿性，使鐵離子沉淀，得到的溶液Ⅱ中主要含有Zn2+、Cu2+、Cd2+，再加入鋅，將Cu2+、Cd2+還原，得到的溶液Ⅲ中主要含有Zn2+，最后電解得到金屬鋅。

(1)步驟②若焦炭與ZnO(s)反應(yīng)生成1molCO時吸收akJ的熱量，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

ZnO(s) + C(s) Zn(g) + CO (g) △H = + a kJ/mol，故答案為：ZnO(s) + C(s) Zn(g) + CO (g) △H = + a kJ/mol；

(2)根據(jù)相關(guān)金屬單質(zhì)的熔沸點數(shù)據(jù)可知，步驟④中操作I的分離方法為蒸餾，得到副產(chǎn)品粗鎘需控制溫度為1040K左右，故答案為：1040K；

(3)根據(jù)幾種離子生成氫氧化物沉淀的pH數(shù)據(jù)可知，步驟⑦需調(diào)節(jié)溶液pH除去溶液中的Fe3+，因此需要控制pH在3.2 < pH < 5.9，故答案為：3.2 < pH < 5.9；除去溶液中的Fe3+；

(4)根據(jù)上述分析，步驟⑧中反應(yīng)的離子方程式有Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu、Zn＋Cd2＋=Zn2＋＋Cd，故答案為：Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu、Zn＋Cd2＋=Zn2＋＋Cd；

(5)步驟⑨以Pt為電極進行電解，陰極上鋅離子發(fā)生還原反應(yīng)生成鋅，電極反應(yīng)方程式為Zn2++2e—=Zn，故答案為：Zn2++2e—=Zn；

(6)根據(jù)流程圖，閃鋅礦中ZnS的質(zhì)量分數(shù)只能通過火法煉鋅計算，閃鋅礦中ZnS的質(zhì)量分數(shù)為×100%=48.5%，故答案為：48.5%。