Question

7．工業(yè)上用閃鋅礦（主要成分為ZnS，還含有CdS、Fe₂O₃等雜質(zhì)）為原料生產(chǎn)ZnSO₄•7H₂O的工藝流程如下：（已知Cd的金屬活動性介于Zn和Fe之間）

（1）從濾渣A中可獲得一種淡黃色非金屬單質(zhì)的副產(chǎn)品，其化學式為S．
（2）浸取時Fe₂（SO₄）₃與ZnS發(fā)生反應的化學方程式為Fe₂（SO₄）₃+ZnS=ZnSO₄+2FeSO₄+S．
（3）除鐵過程加H₂O₂的目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺便于形成沉淀而除去．
（4）置換法除去重金屬離子Cd²⁺，所用物質(zhì)C為Zn．
（5）取28.70g ZnSO₄•7H₂O加熱至不同溫度，剩余固體的質(zhì)量變化如圖所示．

680℃時所得固體的化學式為b．
a．ZnO       b．Zn₃O（SO₄）₂        c．ZnSO₄     d．ZnSO₄•H₂O．

Answer 1

分析 閃鋅礦（主要成分為ZnS，還含有CdS、Fe₂O₃等雜質(zhì)）中加硫酸和Fe₂（SO₄）₃，硫酸鐵具有氧化性和硫化鋅發(fā)生氧化還原反應生成淡黃色非金屬單質(zhì)硫，CdS、Fe₂O₃溶于硫酸形成離子，過濾，得到的濾渣為S，濾液中加Fe，三價鐵離子被還原為亞鐵離子，濃縮結(jié)晶得到FeSO₄•7H₂O，再通空氣除去剩余的Fe，再加人還原劑把Cd²⁺還原為單質(zhì)，過濾，蒸發(fā)濃縮濾液得到ZnSO₄•7H₂O，
（1）硫酸鐵具有氧化性和硫化鋅發(fā)生氧化還原反應生成淡黃色非金屬單質(zhì)硫；
（2）加入硫酸鐵和硫酸是為了溶解氧化鐵、硫化鋅、硫化鎘獲得生產(chǎn)硫酸鋅晶體和硫酸亞鐵晶體的原料；其中硫酸鐵氧化硫化鋅；
（3）除鐵是利用雙氧水將亞鐵離子氧化成鐵離子，再調(diào)節(jié)pH值使鐵離子沉淀完全；
（4）依據(jù)置換反應的反應條件是活潑金屬進行置換，結(jié)合制備實驗方案是制取ZnSO₄•7H₂O，依據(jù)除雜不能引入新的雜質(zhì)，Cd的金屬活動性介于Zn和Fe之間分析；
（5）28.70 g ZnSO₄•7H₂O的物質(zhì)的量為0.1mol，分別分析生成ZnO、ZnSO₄、ZnSO₄•H₂O的質(zhì)量，進而確定溫度．

解答 解：閃鋅礦（主要成分為ZnS，還含有CdS、Fe₂O₃等雜質(zhì)）中加硫酸和Fe₂（SO₄）₃，硫酸鐵具有氧化性和硫化鋅發(fā)生氧化還原反應生成淡黃色非金屬單質(zhì)硫，CdS、Fe₂O₃溶于硫酸形成離子，過濾，得到的濾渣為S，濾液中加Fe，三價鐵離子被還原為亞鐵離子，濃縮結(jié)晶得到FeSO₄•7H₂O，再通空氣除去剩余的Fe，再加人還原劑把Cd²⁺還原為單質(zhì)，過濾，蒸發(fā)濃縮濾液得到ZnSO₄•7H₂O，
（1）依據(jù)流程轉(zhuǎn)化關(guān)系分析判斷，加入的硫酸鐵具有氧化性能溶解氧化硫化鋅、硫化鎘，從濾渣A中可獲得一種淡黃色非金屬單質(zhì)的副產(chǎn)品為氧化產(chǎn)物為硫，
故答案為：S；
（2）依據(jù)流程反應和生成硫單質(zhì)可知，硫酸鐵具有氧化性能氧化硫化鋅和硫化鎘，生成單質(zhì)硫，反應的化學方程式為：Fe₂（SO₄）₃+ZnS=ZnSO₄+2FeSO₄+S，
故答案為：Fe₂（SO₄）₃+ZnS=ZnSO₄+2FeSO₄+S；
（3）除鐵是利用雙氧水將亞鐵離子氧化成鐵離子，再調(diào)節(jié)pH值使鐵離子沉淀完全，所以除鐵過程加H₂O₂的目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺便于形成沉淀而除去，
故答案為：將Fe²⁺氧化為Fe³⁺便于形成沉淀而除去；
（4）制備實驗方案是制取ZnSO₄•7H₂O，依據(jù)除雜不能引入新的雜質(zhì)，Cd的金屬活動性介于Zn和Fe之間，所以加入鋅可以置換鎘，
故答案為：Zn；
（5）28.70 g ZnSO₄•7H₂O的物質(zhì)的量為0.1mol，若得ZnSO₄•H₂O的質(zhì)量為17.90g，則溫度為100℃；若得ZnSO₄的質(zhì)量為16.10g，則溫度為250℃；若得ZnO的質(zhì)量為8.10g，則溫度為930℃；據(jù)此通過排除法確定680℃時所得固體的化學式為Zn₃O（SO₄）₂；
故答案為：b．

點評 本題綜合考查物質(zhì)的制備、分離、提純等知識，側(cè)重于學生的分析能力、實驗能力和計算能力的考查，把握物質(zhì)性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．