Question

19．工業(yè)上用閃鋅礦（主要成分為ZnS，還含有Fe₂O₃等雜質(zhì)）為原料生產(chǎn)ZnSO₄•7H₂O的工藝流程如下：

（1）“浸取”步驟中，為了提高反應(yīng)速率，可以采取的措施是加熱或攪拌或增大硫酸濃度等．
（2）加入鐵屑時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe₂（SO₄）₃+Fe=FeSO₄、Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑．
（3）通入空氣“除鐵”屬于氧化還原反應(yīng)．（填“氧化還原”或“非氧化還原”）
（4）該過程中在通入空氣的入口處設(shè)計了一個類似淋浴噴頭的裝置，其目的是加快反應(yīng)速率．
（5）置換法除重金屬離子所用物質(zhì)C為Zn．

Answer 1

分析 閃鋅礦（主要成分為ZnS，還含有CdS、Fe₂O₃等雜質(zhì)）中加硫酸和Fe₂（SO₄）₃，硫酸鐵具有氧化性和硫化鋅發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成淡黃色非金屬單質(zhì)硫，CdS、Fe₂O₃溶于硫酸形成離子，過濾，得到的濾渣為S，濾液中加Fe，三價鐵離子被還原為亞鐵離子，濃縮結(jié)晶得到FeSO₄•7H₂O，再通空氣除去剩余的Fe，再加人還原劑把Cd²⁺還原為單質(zhì)，過濾，蒸發(fā)濃縮濾液得到ZnSO₄•7H₂O，
（1）攪拌固體和液體的混合物，升高溫度、增大濃度等，可加快反應(yīng)速率；
（2）鐵與硫酸鐵、硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵，據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（3）除鐵是利用空氣中氧氣氧化亞鐵離子生成FeOOH；
（4）依據(jù)增大物質(zhì)接觸面積會加快反應(yīng)速率分析；
（5）依據(jù)置換反應(yīng)的反應(yīng)條件是活潑金屬進行置換，結(jié)合制備實驗方案是制取ZnSO₄•7H₂O，依據(jù)除雜不能引入新的雜質(zhì)，Cd的金屬活動性介于Zn和Fe之間分析．

解答 解：閃鋅礦（主要成分為ZnS，還含有CdS、Fe₂O₃等雜質(zhì)）中加硫酸和Fe₂（SO₄）₃，硫酸鐵具有氧化性和硫化鋅發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成淡黃色非金屬單質(zhì)硫，CdS、Fe₂O₃溶于硫酸形成離子，過濾，得到的濾渣為S，濾液中加Fe，三價鐵離子被還原為亞鐵離子，濃縮結(jié)晶得到FeSO₄•7H₂O，再通空氣除去剩余的Fe，再加人還原劑把Cd²⁺還原為單質(zhì)，過濾，蒸發(fā)濃縮濾液得到ZnSO₄•7H₂O，
（1）攪拌固體和液體的混合物，升高溫度、增大濃度等，可加快反應(yīng)速率，所以為了提高浸取率可采取的措施有加熱或攪拌或增大硫酸濃度等；
故答案為：加熱或攪拌或增大硫酸濃度等；
（2）加入鐵粉后，剩余的硫酸鐵、硫酸都能夠與鐵發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe₂（SO₄）₃+Fe=FeSO₄、Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑，
故答案為：Fe₂（SO₄）₃+Fe=FeSO₄、Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；
（3）除鐵過程是利用空氣中氧氣氧化亞鐵離子生成FeOOH，反應(yīng)的兩種方程式為：4Fe²⁺+O₂+6H₂O=4FeOOH+8H⁺，該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，
故答案為：氧化還原；
（4）在空氣入口處設(shè)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(yīng)速率，
故答案為：加快反應(yīng)速率；
（5）制備實驗方案是制取ZnSO₄•7H₂O，依據(jù)除雜不能引入新的雜質(zhì)，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．

點評 本題考查了物質(zhì)制備方案的設(shè)計，題目難度中等，根據(jù)制備流程明確制備原理為解答關(guān)鍵，注意掌握物質(zhì)制備方案設(shè)計與評價的原則，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)實驗?zāi)芰Γ?/p>