Question

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(xué)式為        。
（2）浸取過程中Fe₂(SO₄)₃的作用是               ，浸取時Fe₂(SO₄)₃與ZnS發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為                                            。
（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                       。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                                    。
（4）置換法除重金屬離子是Cd²⁺，所用物質(zhì)C為         。
（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          、          、過濾、干燥。

Answer 1

（16分）
（1）S（2分）
（2）做氧化劑（2分）   Fe₂(SO₄)₃+ZnS=ZnSO₄+2FeSO₄+S↓（3分）
（3）4Fe²⁺+O₂+6H₂O=4FeOOH+8H⁺（3分）
增大空氣與溶液的接觸面積，加快反應(yīng)速率（2分）
（4）Zn（鋅）（2分）   （5）60℃條件下蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶（2分）

解析試題分析：（1）閃鋅礦組成元素中只有硫、氧兩種非金屬元素，氧氣是無色非金屬單質(zhì)，硫黃是黃色非金屬單質(zhì)，則濾渣A的主要成分是S；（2）浸取時，金屬硫化物中硫元素由—2升為0價，則金屬硫化物是還原劑，由此推導(dǎo)出硫酸鐵中鐵元素由+3降為+2價，即硫酸鐵是氧化劑；硫化鋅與硫酸鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵、硫酸鋅、硫黃，根據(jù)最小公倍數(shù)法配平，則Fe₂(SO₄)₃+ZnS=ZnSO₄+2FeSO₄+S↓；（3）濃縮結(jié)晶的母液含有飽和硫酸亞鐵溶液，亞鐵離子被氧化為FeOOH時，鐵元素化合價由+2升為+3，則空氣中氧氣是氧化劑，氧元素由0降為—2價，根據(jù)電子、電荷、原子守恒原理配平，則該反應(yīng)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，目的是增大空氣與溶液的接觸面積，加快反應(yīng)速率；（4）根據(jù)置換反應(yīng)原理，應(yīng)選擇比Cd活潑的金屬，根據(jù)除雜原則，除去Cd²⁺的同時只能引入Zn²⁺，不能引入別的金屬陽離子，因此物質(zhì)C為鋅（Zn）；（5）讀表可知，0～100℃，硫酸鋅的溶解度先隨溫度升高而增大，后隨溫度升高而減小，或者60℃左右硫酸鋅的溶解度最大，因此在60℃左右蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、干燥，可以制備硫酸鋅晶體。
考點：考查物質(zhì)制備工藝流程，涉及硫黃的物理性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)方程式、離子方程式、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素、除雜試劑的選擇、溶解度表、晶體制備方法和原理等。