Question

（2013?番禺區(qū)模擬）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：（己知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）浸取過程中Fe₂（SO₄）₃的作用是

做氧化劑

，浸取時Fe₂（SO₄）₃與ZnS發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為

Fe₂（SO₄）₃+ZnS=ZnSO₄+2FeSO₄+S

．
（3）除鐵過程控制溶液的pH在5.4左右，該反應(yīng)的離子方程式為

4Fe²⁺+O₂+6H₂O=4FeOOH+8H⁺

．該過程在空氣入口處設(shè)計了一個類似淋浴噴頭的裝置，其目的是

增大空氣與溶液的接觸面積，加快反應(yīng)速率

．
（4）置換法除重金屬離子是Cd²⁺，所用物質(zhì)C為

Zn

．
（5）硫酸鋅的溶解度與溫度之間的關(guān)系如下表：

溫度/℃	0	20	40	60	80	100
溶解度/g	41.8	54.1	70.4	74.8	67.2	60.5

從除重金屬后的硫酸鋅溶液中獲得硫酸鋅晶體的實驗操作為

60℃條件下蒸發(fā)濃縮

、

降溫結(jié)晶

、過濾、干燥．

Answer 1

分析：（1）硫酸鐵具有氧化性和硫化鋅發(fā)生氧化還原反應(yīng)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）除鐵是利用空氣中氧氣氧化亞鐵離子生成FeOOH，在空氣入口處設(shè)計了一個類似淋浴噴頭的裝置，依據(jù)增大物質(zhì)接觸面積會加快反應(yīng)速率；
（4）依據(jù)置換反應(yīng)的反應(yīng)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）依據(jù)溶解度與溫度的 關(guān)系分析，低溫和高溫都不利于晶體的析出，適宜的溫度是60℃．

解答：解：（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(yīng)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(yīng)的化學方程式為：Fe₂（SO₄）₃+ZnS=ZnSO₄+2FeSO₄+S，
故答案為：做氧化劑； Fe₂（SO₄）₃+ZnS=ZnSO₄+2FeSO₄+S；
（3）除鐵過程控制溶液的pH在5.4左右，利用空氣中氧氣氧化亞鐵離子生成FeOOH，反應(yīng)的兩種方程式為：4Fe²⁺+O₂+6H₂O=4FeOOH+8H⁺；在空氣入口處設(shè)計了一個類似淋浴噴頭的裝置是為了增大與空氣的接觸面積增大反應(yīng)速率，
故答案為：4Fe²⁺+O₂+6H₂O=4FeOOH+8H⁺；增大空氣與溶液的接觸面積，加快反應(yīng)速率；
（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）依據(jù)圖表中硫酸鋅的溶解度與溫度之間的關(guān)系分析，低溫和高溫溶解度都不是最大，只有在60°C硫酸鋅的溶解度最大74.8g，通過加熱蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶會最大程度得到晶體，
故答案為：60℃條件下蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶．

點評：本題考查了物質(zhì)制備方案的流程分析和反應(yīng)判斷，實驗流程信息應(yīng)用，物質(zhì)性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．