Question

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

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

Answer 1

分析 閃鋅礦（主要成分為ZnS，還含有CdS、Fe₂O₃等雜質）中加硫酸和Fe₂（SO₄）₃，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，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，過濾，蒸發濃縮濾液得到ZnSO₄•7H₂O，
（1）攪拌固體和液體的混合物，升高溫度、增大濃度等，可加快反應速率；
（2）鐵與硫酸鐵、硫酸反應生成硫酸亞鐵，據此寫出反應的化學方程式；
（3）除鐵是利用空氣中氧氣氧化亞鐵離子生成FeOOH；
（4）依據增大物質接觸面積會加快反應速率分析；
（5）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．

解答 解：閃鋅礦（主要成分為ZnS，還含有CdS、Fe₂O₃等雜質）中加硫酸和Fe₂（SO₄）₃，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，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，過濾，蒸發濃縮濾液得到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、硫酸都能夠與鐵發生反應，反應的化學方程式為：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，反應的兩種方程式為：4Fe²⁺+O₂+6H₂O=4FeOOH+8H⁺，該反應為氧化還原反應，
故答案為：氧化還原；
（4）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：加快反應速率；
（5）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．

點評 本題考查了物質制備方案的設計，題目難度中等，根據制備流程明確制備原理為解答關鍵，注意掌握物質制備方案設計與評價的原則，試題培養了學生的分析能力及化學實驗能力．