Question

【題目】工業(yè)上利用鋅焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4，還含有少量FeO、CuO等雜質(zhì))制取金屬鋅的工藝流程如下：回答下列問題：

(1)ZnFe2O4是一種性能優(yōu)良的軟磁材料，也是一種催化劑，能催化烯類有機(jī)物氧化脫氫等反應(yīng)。

①ZnFe2O4中Fe的化合價是__________，從物質(zhì)分類角度說，ZnFe2O4屬于_________ (填“酸”、“堿”或“鹽”)。

②工業(yè)上利用反應(yīng)ZnFe2(C2O4)3·6H2OZnFe2O4+2CO2↑+4CO↑+6H2O制備ZnFe2O4。該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物是_______ (填化學(xué)式)，每生成1mol ZnFe2O4，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是_____。

(2)酸浸時要將鋅焙砂粉碎，其目的是提高酸浸效率。為達(dá)到這一目的，還可采用的措施是______________________(任答一條)；已知ZnFe2O4能溶于酸，則酸浸后溶液中存在的金屬離子有__________________。

(3)凈化I中H2O2參與反應(yīng)的離子方程式為_______________________；試劑X的作用是_________________________。

(4)鋼鐵鍍鋅是鋼鐵防護(hù)的一種有效方法。按圖甲裝置進(jìn)行模擬鐵上鍍鋅的實驗，實驗結(jié)果如圖乙所示。乙中橫坐標(biāo)x表示電路中通過電子的物質(zhì)的量，縱坐標(biāo)y表示反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量。

①C電極的電極反應(yīng)式為___________________________。

②E可以表示的量是__________________________(任寫一種)。

Answer 1

【答案】+3鹽ZnFe2O4、CO24mol增大硫酸的濃度（或升高溫度、空氣攪拌等其他合理答案）Zn2+、Fe3+、Fe2+、Cu2+H2O2+2Fe2++2H+＝2Fe3++2H2O調(diào)節(jié)溶液的pH，促進(jìn)Fe3+水解4OH-—4e-＝O2↑+2H2O消耗水的物質(zhì)的量、生成硫酸的物質(zhì)的量、生成Zn的物質(zhì)的量等任寫一種

【解析】將鋅焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4，還含有少量FeO、CuO等氧化物雜質(zhì))酸浸，發(fā)生反應(yīng)ZnFe2O4+8H+=Zn2++2Fe3++4H2O、ZnO+2H+=Zn2++H2O、FeO+2H+=Fe2++H2O、CuO+2H+=Cu2++H2O，向溶液中加入雙氧水，發(fā)生反應(yīng) 2Fe2++2H++H2O2=2 Fe3++2H2O，調(diào)節(jié)溶液的pH將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，調(diào)節(jié)溶液pH時不能引進(jìn)新的雜質(zhì)，可以用ZnO，所以X為ZnO，然后向溶液中加入Zn，發(fā)生反應(yīng)Cu2++Zn=Zn2++Cu，然后過濾，所以Y中含有Cu，最后電解得到Zn；
(1)①ZnFe2O4中鋅的化合價+2價，氧元素化合價-2價，結(jié)合化合價代數(shù)和為0計算得到Fe的化合價，+2+x×2+(-2)×4=0，x=+3，從物質(zhì)分類角度說，物質(zhì)是酸根離子和金屬陽離子構(gòu)成，所以ZnFe2O4屬于鹽；
②工業(yè)上利用反應(yīng)ZnFe2(C2O4)36H2OZnFe2O4+2CO2↑+4CO↑+6H2O制備ZnFe2O4．反應(yīng)過程中鐵元素化合價+2價變化為+3價，碳元素化合價+3價變化為+4價好+2價，則氧化產(chǎn)物為：ZnFe2O4、CO2，每生成1mol ZnFe2O4，碳元素化合價+3價變化為+2價降低得到電子，每生成1mol ZnFe2O4，生成4molCO轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是4mol；
(2)酸浸時要將鋅焙砂粉碎，其目的是提高酸浸效率．為達(dá)到這一目的，還可采用的措施是增大硫酸的濃度或升高溫度、空氣攪拌等，已知ZnFe2O4能溶于酸，則酸浸后溶液中存在的金屬離子有，氧化鋅溶解得到鋅離子、氧化亞鐵溶解得到亞鐵離子、氧化銅溶解得到銅離子、ZnFe2O4能溶于酸得到鐵離子，所以得到的金屬離子有：Zn2+、Fe3+、Fe2+、Cu2+；
(3)凈化Ⅰ中H2O2參與反應(yīng)是雙氧水具有氧化性，能將亞鐵離子氧化為鐵離子，離子方程式為：H2O2+2Fe2++2H+═2Fe3++2H2O，試劑X的作用是調(diào)節(jié)溶液PH，促進(jìn)Fe3+水解生成氫氧化鐵沉淀除去；
(4)由甲可知，為電解裝置，C為陽極，發(fā)生4OH--4e-=O2↑+2H2O，Cu為陰極，發(fā)生Cu2++2e-=Cu，總反應(yīng)為2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，結(jié)合乙可知，轉(zhuǎn)移4mol電子生成2molE，生成1molF；

①C為陽極，電極的電極反應(yīng)式為：4OH--4e-=O2↑+2H2O；
②由總反應(yīng)可知，Cu與水的物質(zhì)的量相同，則E表示反應(yīng)消耗水的物質(zhì)的量，由電子與物質(zhì)的物質(zhì)的量的關(guān)系可知E表示反應(yīng)生成鋅的物質(zhì)的量，也可以為生成硫酸的物質(zhì)的量。