Question

【題目】閃鋅礦的主要成分為ZnS（還含有少量FeS等其他成分），以其為原料冶煉鋅的工藝流程如圖所示：

(l)閃鋅礦焙燒過程中產(chǎn)生的出爐煙氣可凈化制酸，用于浸出操作。制酸過程中的主要化學(xué)方程式為_______。

(2)浸出操作中Fe3+濃度較高，需先加入SO2或ZnS將Fe3+還原為Fe2+，再以ZnO調(diào)整溶液酸度，將Fe2+轉(zhuǎn)化成針鐵礦( FeOOH)沉淀形成浸出渣。則Fe2+沉淀過程的總化學(xué)方程式為_____________。

(3)已知凈化操作后的濾液中c(Zn2+)=0.2 mol/L，將該濾液與0.4 mol/L的Na2S溶液等體積混合，充分反應(yīng)后，混合溶液中c(Zn2+)=_______（ZnS的溶度積帝數(shù)Ksp=1. 20×10-23）

(4)凈化操作后的濾液加入陰極室內(nèi)進(jìn)行電沉積可得到純鋅，原理如右圖所示：

①陽極的電極反應(yīng)式為___________。

②以乙醚(C2H5OC2H5)空氣燃料電池為電源電沉積制取純鋅時(shí)，陰極室內(nèi)沉積1.3g鋅，理論上乙醚-空氣燃料電池消耗____g乙醚。

(5)上述冶煉工藝中的焙燒過程易導(dǎo)致空氣污染。采用“氧壓酸浸”流程，既可省略焙燒過程又可獲得一種非金屬單質(zhì)�！把鯄核峤�”流程中發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為___________________。

Answer 1

【答案】2SO2 +O22SO3 SO3+H2O=H2SO4[或2SO2 +O2+2 H2O2H2SO4 4FeSO4+O2+ 4ZnO+2H2O=4FeOOH+4ZnSO4 1. 20×10-22 rnol/L 2H2O- 4e-=4H++O2↑ 0.123(或) 2ZnS+O2 +4H+=2Zn2++2S+2H2O

【解析】

(l)將閃鋅礦焙燒生成煙氣中含有二氧化硫，用于制硫酸；（2）在空氣中，將Fe2+氧化轉(zhuǎn)化成針鐵礦( FeOOH)沉淀；（3）利用ZnS的溶度積帝數(shù)Ksp=1. 20×10-23進(jìn)行計(jì)算。（4）①陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；②由關(guān)系式C2H5OC2H5～12Zn根據(jù)電子守恒求解；（5）在酸性條件下，利用氧氣將硫氧化，2ZnS+O2 +4H+=2Zn2++2S+2H2O。

(l)將閃鋅礦焙燒使它轉(zhuǎn)化為氧化鋅的主要化學(xué)反應(yīng)為2ZnS+3O22ZnO+2SO2，閃鋅礦焙燒過程中產(chǎn)生的出爐煙氣可凈化制酸，用于浸出操作。制酸過程中的主要化學(xué)方程式為2SO2 +O22SO3 ，SO3+H2O=H2SO4[或2SO2 +O2+2 H2O2H2SO4 。(2)在空氣中，將Fe2+氧化轉(zhuǎn)化成針鐵礦( FeOOH)沉淀形成浸出渣。則Fe2+沉淀過程的總化學(xué)方程式為4FeSO4+O2+ 4ZnO+2H2O=4FeOOH+4ZnSO4。(3)凈化操作后的濾液中c(Zn2+)=0.2 mol/L，將該濾液與0.4 mol/L的Na2S溶液等體積混合，充分反應(yīng)后，c(S2－)=(0.4 mol/L-0.2 mol/L)/2=0.1 mol/L,混合溶液中c(Zn2+)=1. 20×10-23/0.1 mol/L=1. 20×10-22 rnol/L。(4)①陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為 2H2O- 4e-=4H++O2↑ 。②以乙醚(C2H5OC2H5)空氣燃料電池為電源電沉積制取純鋅時(shí)，陰極室內(nèi)沉積1.3g鋅，由關(guān)系式C2H5OC2H5～12Zn得：理論上乙醚-空氣燃料電池消耗1.3g×74/(12×65)=0.123(或) g乙醚。(5)“氧壓酸浸”流程中發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為2ZnS+O2 +4H+=2Zn2++2S+2H2O。