Question

（2013?番禺區模擬）工業上用閃鋅礦（主要成分為ZnS，還含有CdS、Fe₂O₃等雜質）為原料生產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的副產品，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發生反應的化學方程式為

Fe₂（SO₄）₃+ZnS=ZnSO₄+2FeSO₄+S

．
（3）除鐵過程控制溶液的pH在5.4左右，該反應的離子方程式為

4Fe²⁺+O₂+6H₂O=4FeOOH+8H⁺

．該過程在空氣入口處設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，加快反應速率

．
（4）置換法除重金屬離子是Cd²⁺，所用物質C為

Zn

．
（5）硫酸鋅的溶解度與溫度之間的關系如下表：

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℃條件下蒸發濃縮

、

降溫結晶

、過濾、干燥．

Answer 1

分析：（1）硫酸鐵具有氧化性和硫化鋅發生氧化還原反應生成淡黃色非金屬單質硫；
（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，在空氣入口處設計了一個類似淋浴噴頭的裝置，依據增大物質接觸面積會加快反應速率；
（4）依據置換反應的反應條件是活潑金屬進行置換，結合制備實驗方案是制取ZnSO₄?7H₂O，依據除雜不能引入新的雜質，Cd的金屬活動性介于Zn和Fe之間分析；
（5）依據溶解度與溫度的 關系分析，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）依據流程轉化關系分析判斷，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的副產品為氧化產物為硫，
故答案為：S；
（2）依據流程反應和生成硫單質可知，硫酸鐵具有氧化性能氧化硫化鋅和 硫化鎘，生成單質硫，反應的化學方程式為：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，反應的兩種方程式為：4Fe²⁺+O₂+6H₂O=4FeOOH+8H⁺；在空氣入口處設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，加快反應速率；
（4）制備實驗方案是制取ZnSO₄?7H₂O，依據除雜不能引入新的雜質，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）依據圖表中硫酸鋅的溶解度與溫度之間的關系分析，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，通過加熱蒸發濃縮，冷卻結晶會最大程度得到晶體，
故答案為：60℃條件下蒸發濃縮、降溫結晶．

點評：本題考查了物質制備方案的流程分析和反應判斷，實驗流程信息應用，物質性質是解題關鍵，題目難度中等．