Question

工業上利用鋅焙砂(主要含ZnO、ZnFe₂O₄，還含有少量CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物)制取金屬鋅的流程如圖所示。回答下列問題：

（1）酸浸時ZnFe₂O₄會生成兩種鹽，該反應的化學方程式為___________。
（2）凈化Ⅰ操作分為兩步：第一步是將溶液中少量的Fe^2＋氧化；第二步是控制溶液pH，使Fe^3＋轉化為Fe(OH)₃沉淀。
①寫出酸性條件下H₂O₂與Fe^2＋反應的離子方程式：___________。
②25 ℃時，pH＝3的溶液中，c(Fe^3＋)＝________mol·L^－1（已知25 ℃，K_sp[Fe( OH)₃]＝4.0×10^－38）。
③凈化Ⅰ生成的沉淀中還含有溶液中的懸浮雜質，溶液中的懸浮雜質被共同沉淀的原因是____________________。
（3）若沒有凈化Ⅱ操作，則對鋅的制備帶來的影響是_________________。
⑷本流程中可以循環利用的物質除鋅外還有________________。

Answer 1

（13分，第(1)小題3分，其余每空2分）
（1）ZnFe₂O₄＋4H₂SO₄=ZnSO₄＋Fe₂(SO₄)₃＋4H₂O
（2）①H₂O₂＋2Fe^2＋＋2H^＋=2Fe^3＋＋2H₂O；②4.0×10^－5；③Fe(OH)₃膠體(沉淀)具有吸附性；（3）制取的鋅含銅等雜質；（4）H₂SO₄、ZnSO₄  (每空2分，共12分)

（1）根據信息，酸浸時ZnFe₂O₄會生成兩種鹽，這兩種鹽分別為硫酸鋅、硫酸鐵，即ZnFe₂O₄與硫酸反應生成硫酸鋅、硫酸鐵，反應的化學方程式為：ZnFe₂O₄+4H₂SO₄═ZnSO₄+Fe₂(SO₄)₃ +4H₂O，
答案為：ZnFe₂O₄+4H₂SO₄═ZnSO₄+Fe₂(SO₄)₃ +4H₂O；
（2）①亞鐵離子被雙氧水氧化成鐵離子，反應的離子方程式為H₂O₂+2Fe^2＋+2H^＋═2Fe^3＋+2H₂O，答案為：H₂O₂+2Fe^2＋+2H^＋═2Fe^3＋+2H₂O；
②氫氧化鐵的溶度積K_sp[Fe(OH)₃ ]=4.0×10^-38，pH=3的溶液中，氫氧根離子的濃度為1×10^-11mol·L^－1，c（Fe^3＋）=mol·L^－1=4.0×10^-5mol·L^－1，
答案為：4.0×10^-5；
③由于生成的Fe（OH）3膠體（沉淀）具有吸附性，所以凈化Ⅰ生成的沉淀中還含有溶液中的懸浮雜質，答案為：Fe（OH）3膠體（沉淀）具有吸附性；
（3）由于鋅焙砂中含有CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物，反應后溶液中存在銅離子，沒有凈化Ⅱ操作，電解制取的鋅中會含有銅等雜質，答案為：制取的鋅含銅等雜質；
（4）通過制取金屬鋅的流程圖示可以知道，可以循環利用的物質除鋅外，含有硫酸、硫酸鋅，
答案為：H₂SO₄、ZnSO₄．