Question

【題目】Zn、Fe及其化合物在生產生活中應用比較廣泛。工業(yè)上利用鋅焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4,還含有少量FeO和CuO等雜質)制取金屬鋅的工藝流程如下：

(1)為了提高酸浸效率，可采用的措施有___________________________________(任答兩條)；

寫出ZnFe2O4溶于酸的離子方程式____________________________________

(2)向凈化Ⅰ操作中加入ZnO的目的___________________________________

(3)若凈化后的溶液中Cu2+濃度為1×10-12mol/L,則凈化后溶液中Zn2+濃度為__________(已知：室溫下Ksp(ZnS)=1.6×10-24, Ksp(CuS)=6.4×10-36)

(4)“電解”工藝制鋅時Zn2+利用率較低，廢液中有大 量的Zn2+ 殘留。某化工廠擬采用改變酸鋅比凈化廢液的方式來提高原料的利用率,降低成本。如圖是工業(yè)生產中不同酸鋅比時凈化液利用率對電解時直流電耗能影響關系圖。根據圖分析，該工廠凈化廢液時的最佳酸鋅比為______。

A. 5:1 B.6:1 C.7:1 D.10:1

(5)ZnFe2O4是一種性能優(yōu)良的軟磁材料，工業(yè)上常利用ZnFe2(C2O4)3·6H2O隔絕空氣加熱分解制備，該晶體的熱分解化學方程式為_______________________________________。測熱分解后產品中ZnFe2O4的質量分數方法如下：取a克產品用H2SO4溶解后加入足量KI溶液充分反應，調溶液至弱酸性，再加入淀粉指示劑，用c mol/L Na2S2O3標準溶液滴定，用去此標準溶液v mL時，剛好到達滴定終點，則此產品中ZnFe2O4的質量分數為____________(用a、c、v表示)。(已知：I2+2S2O32－=2I－+S4O62－)

Answer 1

【答案】粉碎、攪拌、升溫、適當增大酸的濃度等 ZnFe2O4 + 8H+ = Zn2++ 2Fe3+ + 4H2O 調節(jié)pH，使Fe3+全部轉化為Fe(OH)3除去 0.25mol/L C ZnFe2(C2O4)3·6H2OZnFe2O4 + 4CO↑+2CO2↑+6H2O

【解析】

將鋅焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4，還含有少量FeO、CuO等氧化物雜質)酸浸，發(fā)生反應ZnFe2O4+8H+=Zn2++2Fe3++4H2O、ZnO+2H+=Zn2++H2O、FeO+2H+=Fe2++H2O、CuO+2H+=Cu2++H2O，向溶液中加入雙氧水，發(fā)生反應2Fe2++2H++H2O2=2 Fe3++2H2O，用ZnO調節(jié)溶液的pH將Fe3+轉化為Fe(OH)3沉淀。

(1) 酸浸時將鋅焙砂粉碎，提高酸浸效率。為達到這一目的，還可采用的措施是增大酸的濃度或升高溫度、攪拌等；ZnFe2O4溶于酸的離子方程式為：ZnFe2O4 + 8H+ = Zn2++ 2Fe3+ + 4H2O；

(2) 分離Zn2+和Fe3+的方法可用鹽類水解原理通過調節(jié)pH的方法進行除雜，為防止引進雜質可用加ZnO粉末來調節(jié)溶液的pH，使Fe3+全部轉化為Fe(OH)3沉淀除去；

(3)若凈化后的溶液中Cu2+濃度為1×10-12mol/L，c（S2-）= Ksp(CuS)/ c（Cu2+）==6.4×10-24mol/L，則凈化后溶液中Zn2+濃度為c（Zn2+）=Ksp(ZnS)/ c（S2-）= =0.25mol/L；

(4) 凈化廢液時的最佳酸鋅比應該是凈化液利用率高同時電解時直流電耗能低，從圖中可知在酸鋅比為7：1時最佳，答案選C；

(5) ZnFe2O4是一種性能優(yōu)良的軟磁材料，工業(yè)上常利用ZnFe2(C2O4)3·6H2O隔絕空氣加熱分解制備，該晶體的熱分解化學方程式為ZnFe2(C2O4)3·6H2OZnFe2O4 + 4CO↑+2CO2↑+6H2O；

(6) 由ZnFe2O4+8H+=Zn2++2Fe3++4H2O、2Fe3++2I-=2Fe 2++I2 、 I2+2S2O32－=2I－+S4O62－可知：

ZnFe2O4 ~ 2 S2O32－

ω(ZnFe2O4)==img src="http://thumb.zyjl.cn/questionBank/Upload/2019/06/26/08/9f783dd0/SYS201906260804112111108509_DA/SYS201906260804112111108509_DA.002.png" width="52" height="33" style="-aw-left-pos:0pt; -aw-rel-hpos:column; -aw-rel-vpos:paragraph; -aw-top-pos:0pt; -aw-wrap-type:inline" />