Question

【題目】以重晶石(主要成分為BaSO4)為主要原料制備立德粉(ZnS和BaSO4的混合物)的工藝流程如下：

(1)焙燒(溫度為1000～2000)時，焦炭需過量，其目的是____________________。

(2)焙燒過程中發(fā)生的反應(yīng)之一是4CO+BaSO4BaS+4CO2，該反應(yīng)的氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_________________，還原產(chǎn)物是___________。

(3)反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________。

(4)流程中所需的精制的ZnsO，溶液的制取方法是：首先用工業(yè)級氧化鋅(含少量FeO和Fe2O3雜質(zhì))和稀硫酸反應(yīng)制取粗硫酸鋅溶液，然后向粗硫酸鋅溶液中先后加入H2O2溶液和碳酸鋅精制。

①加入H2O2溶液時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______________________。

②加入碳酸鋅的目的是________________，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________。

Answer 1

【答案】焦炭燃燒能放出大量的熱，可以提供反應(yīng)所需要的條件，同時增加焦炭可以提高重晶石的利用率 1：4 BaS BaS+ZnSO4=BaSO4↓+ZnS↓ 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 先加入H2O2溶液，將亞鐵離子氧化成鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為，再加碳酸鋅調(diào)節(jié)溶液的pH值，使Fe3+轉(zhuǎn)化為紅褐色氫氧化鐵沉淀而除去鐵元素 Fe2(SO4)3+3ZnCO3+3H2O=3ZnSO4+2Fe(OH)3+3CO2↑

【解析】

根據(jù)工藝流程可知，重晶石礦的主要成分為硫酸鋇，在高溫時與焦炭反應(yīng)生成硫化鋇和氣體為CO、CO2等，所得固體再用水浸，硫化鋇是可溶于水的鹽，所以通過溶解過濾除去雜質(zhì)，得硫化鋇溶液，硫化鋇溶液中加入精制的硫酸鋅可得ZnS和BaSO4的混合物，

（1）硫酸鋇與碳反應(yīng)需要高溫，焦炭燃燒能放出大量的熱，可以提供反應(yīng)所需要的條件，同時增加一種反應(yīng)物可以提高另一種反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率；

（2）化合價升高失去電子被氧化作氧化劑，化合價降低得到電子被還原作氧化劑；

（3）反應(yīng)器中硫化鋇與硫酸鋅反應(yīng)生成難溶的硫酸鋇和硫化鋅；

（4）用工業(yè)級氧化鋅（含少量FeO和Fe2O3雜質(zhì)）和硫酸制取硫酸鋅溶液時，可以先加入H2O2溶液，將亞鐵離子氧化成鐵離子，再加碳酸鋅調(diào)節(jié)溶液的pH值，使Fe3+轉(zhuǎn)化為紅褐色氫氧化鐵沉淀而除去鐵元素，根據(jù)元素守恒和電荷守恒可書寫離子方程式和化學(xué)方程式。

根據(jù)工藝流程可知，重晶石礦的主要成分為硫酸鋇，在高溫時與焦炭反應(yīng)生成硫化鋇和氣體為CO、CO2等，所得固體再用水浸，硫化鋇是可溶于水的鹽，所以通過溶解過濾除去雜質(zhì)，得硫化鋇溶液，硫化鋇溶液中加入精制的硫酸鋅可得ZnS和BaSO4的混合物，

（1）硫酸鋇與碳反應(yīng)需要高溫，焦炭燃燒能放出大量的熱，可以提供反應(yīng)所需要的條件，同時增加焦炭可以提高重晶石的利用率；

（2）反應(yīng)4CO（g）+BaSO4（s）BaS（s）+4CO2（g）中CO中碳元素化合價由+2價升高為+4價被氧化為還原劑，BaSO4中硫元素化合價由+6價降為-2價被還原為氧化劑，BaS為還原產(chǎn)物，根據(jù)反應(yīng)可知，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1：4；還原產(chǎn)物是BaS；

（3）反應(yīng)器中硫化鋇與硫酸鋅反應(yīng)生成難溶的硫酸鋇和硫化鋅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為BaS+ZnSO4=BaSO4↓+ZnS↓；

（4）用工業(yè)級氧化鋅（含少量FeO和Fe2O3雜質(zhì)）和硫酸制取硫酸鋅溶液時，可以先加入H2O2溶液，將亞鐵離子氧化成鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，再加碳酸鋅調(diào)節(jié)溶液的pH值，使Fe3+轉(zhuǎn)化為紅褐色氫氧化鐵沉淀而除去鐵元素，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe2(SO4)3+3ZnCO3+3H2O=3ZnSO4+2Fe(OH)3+3CO2↑。