Question

7．內(nèi)鋅礦的主要成分為ZnS，含有雜質(zhì)PbS、CuS、FeS、SiO₂等，以閃鋅礦制備氯化鋅的流程如圖所示．

請回答下列問題：
（1）配制氯化鐵浸漬液時要求pH為0.8～1之間，pH太高則鐵離子會水解，pH太低，浸漬礦石會產(chǎn)生有害氣體硫化氫，操作①是過濾．由氯化鋅溶液制備氯化鋅晶體的方法是加入鹽酸再蒸發(fā)．
（2）高沸點溶劑R-4E幾乎不溶于水，120℃時硫在R-4E里的溶解度為365g，室溫時溶解度為35.9g，從浸出液B提取硫的方法是冷卻飽和溶液．硫是工業(yè)制備硫酸的原料，現(xiàn)有1噸礦石，硫的總含量為24%，最多制備濃度98%的硫酸0.75噸．
（3）氯化鐵與硫化鋅發(fā)生反應(yīng)：2FeCl₃+ZnS═ZnCl₂+2FeCl₂+S，則氯化鐵與FeS反應(yīng)的方程式為2FeCl₃+FeS═3FeCl₂+S．
（4）溶液X的成分的化學(xué)式為ZnCl₂、FeCl₂，該流程中循環(huán)使用的物質(zhì)是溶劑R-4E、有機(jī)萃取劑TBP、氯化鐵溶液．
（5）由氯化亞鐵溶液制備氯化鐵溶液，可以用H₂O₂、Cl₂，但生產(chǎn)成本高．酸性條件下，使用催化劑在50℃左右通入氧氣轉(zhuǎn)化的成本極低，反應(yīng)的離子方程式為4Fe²⁺+4H⁺+O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4Fe³⁺+2H₂O．

Answer 1

分析 依據(jù)流程分析，閃鋅礦的主要成分為ZnS，含有雜質(zhì)PbS、CuS、FeS、SiO₂等，用氯化鐵溶液浸取，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫單質(zhì)，過濾得礦渣中含有硫、二氧化硅等，濾液A中含有氯化亞鐵、氯化鋅、氯化鉛等，礦渣用高沸點溶劑R-4E浸取出硫，經(jīng)過冷卻結(jié)晶可得硫單質(zhì)，溶劑R-4E可循環(huán)利用，濾液A中加入鋅，置換出溶液中的銅離子、亞鉛離子等，過濾除去置換出的金屬，得氯化鋅、氯化亞鐵的混合溶液X，溶液X中加入有機(jī)萃取劑TBP，將有機(jī)層再反萃取，得氯化鋅溶液，有機(jī)萃取劑TBP可循環(huán)利用，氯化亞鐵溶液中通入氯氣得氯化鐵溶液，氯化鐵溶液可循環(huán)利用，據(jù)此答題．

解答 解：（1）因為鐵離子會水解呈酸性，所以配制氯化鐵浸漬液時要求pH為0.8～1之間，防止鐵離子水解，礦石的主要成份為硫化物，溶液pH太低，會產(chǎn)生硫化氫氣體，分離固體和液體一般用過濾操作，由氯化鋅溶液制備氯化鋅晶體時，要防止鋅離子水解產(chǎn)生氫氧化鋅，所以操作的方法是加入鹽酸再蒸發(fā)，
故答案為：鐵離子會水解；硫化氫；過濾；加入鹽酸再蒸發(fā)；
（2）根據(jù)題中數(shù)據(jù)，硫在R-4E里的溶解度受溫度影響較大，所以從浸出液B提取硫的方法是冷卻飽和溶液，1噸礦石，硫的總含量為24%，所以硫元素的質(zhì)量為0.24t，根據(jù)硫元素守恒可知，可制備濃度98%的硫酸的質(zhì)量為$\frac{0.24}{32×98%}×98$t=0.75t，
故答案為：冷卻飽和溶液；0.75；
（3）根據(jù)氯化鐵與硫化鋅發(fā)生反應(yīng)：2FeCl₃+ZnS═ZnCl₂+2FeCl₂+S可知，氯化鐵與FeS反應(yīng)，鐵離子能氧化-2價的硫生成硫單質(zhì)，反應(yīng)的方程式為2FeCl₃+FeS═3FeCl₂+S，
故答案為：2FeCl₃+FeS═3FeCl₂+S；
（4）根據(jù)上面的分析可知，溶液X的成分的化學(xué)式為ZnCl₂、FeCl₂，該流程中循環(huán)使用的物質(zhì)是溶劑R-4E、有機(jī)萃取劑TBP、氯化鐵溶液，
故答案為：ZnCl₂、FeCl₂；溶劑R-4E、有機(jī)萃取劑TBP、氯化鐵溶液；
（5）酸性條件下，使用催化劑在50℃左右通入氧氣可將亞鐵離子氧化成鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為4Fe²⁺+4H⁺+O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：4Fe²⁺+4H⁺+O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4Fe³⁺+2H₂O．

點評 本題為工藝流程題，通過氯化鋅的制備，考查了鹽類的水解、化學(xué)方程式、離子方程式的書寫、物質(zhì)分離提純的方法等，明確工藝流程及各種物質(zhì)的性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．