Question

15．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的強(qiáng)酸，該強(qiáng)酸為H₂SO₄
（2）浸出液以硫酸鋅為主，還含有Fe³⁺、Fe²⁺、A1³⁺、Cu²⁺、Cd²⁺、C1^一等雜質(zhì)，會(huì)影響鋅的電解，必須除去．凈化過程如下：
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，可選用的試劑為C（填字母）
A．NaOH B．NH₃•H₂O C．ZnO D．H₂SO₄
③用Zn除去Cu²⁺和Cd²⁺
④用Ag₂SO₄除去Cl^一，發(fā)生的反應(yīng)為Ag₂SO₄+2Cl^一?2AgCl+SO₄^2-，室溫下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1.5×10¹⁵[已知室溫下Ksp（Ag₂SO₄）=6.0x 10^-5，Ksp（AgCl）=2.0x 10^-10]
（3）控制一定條件，用惰性電極電解硫酸鋅溶液制取鋅，鋅在陰極析出，陽極反應(yīng)式為2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺ （或4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O）．

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^-，①-②×2可得：Ag₂SO₄+2Cl^-?2AgCl+SO₄^2-，故室溫下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{Ksp（A{g}_{2}S{O}_{4}）}{[Ksp（AgCl）]^{2}}$；
（3）Zn²⁺發(fā)生還原反應(yīng)得到Zn，在陰極析出，陽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-，故室溫下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{Ksp（A{g}_{2}S{O}_{4}）}{[Ksp（AgCl）]^{2}}$=$\frac{6.0×1{0}^{-5}}{（2.0×1{0}^{-10}）^{2}}$=1.5×10¹⁵，
故答案為：1.5×10¹⁵；
（3）Zn²⁺發(fā)生還原反應(yīng)得到Zn，在陰極析出，陽極是溶液中氫氧根離子放電生成氧氣，陽極電極反應(yīng)式為：2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺ （或 4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O），
故答案為：陰；2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺ （或 4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備工藝流程、物質(zhì)的分離提純、對(duì)操作的分析評(píng)價(jià)、溶度積有關(guān)計(jì)算、電解原理等，（2）中④可以用溶度積表示氯離子、硫酸根的濃度，再進(jìn)行平衡常數(shù)計(jì)算．