Question

7．鋅是一種應用廣泛的金屬，目前工業上主要采用“濕法”工藝冶煉鋅．某含鋅礦的主要成分為ZnS（還含少量
FeS等其他成分），以其為原料冶煉鋅的工藝流程如圖所示：

回答下列問題：
（1）硫化鋅精礦的焙燒在氧氣氣氛的沸騰爐中進行，所產生焙砂的主要成分的化學式為ZnO．
（2）焙燒過程中產生的含塵煙氣可凈化制酸，該酸可用于后續的浸出操作．
（3）浸出液“凈化”過程中加入的主要物質為鋅粉，其作用是置換出Fe等，反應的離子方程式為Zn+Fe²⁺=Zn²⁺+Fe．
（4）電解沉積過程中的陰極采用鋁板，陽極采用Pb-Ag合金惰性電極，陽極逸出的氣體是O₂．
（5）改進的鋅冶煉工藝，采用了“氧壓酸浸”的全濕法流程，既省略了易導致空氣污染的焙燒過程，又可獲得一種有工業價值的非金屬單質．“氧壓酸浸”中發生的主要反應的離子方程式為2ZnS+4H⁺+O₂=2Zn²⁺+2S↓+2H₂O．
（6）我國古代曾采用“火法”工藝冶煉鋅．明代宋應星著的《天工開物》中有關于“升煉倭鉛”的記載：“爐甘石十斤，裝載入一泥罐內，…，然后逐層用煤炭餅墊盛，其底鋪薪，發火煅紅，…，冷淀，毀罐取出，…，即倭鉛也．”該煉鋅工藝過程主要反應的化學方程式為ZnCO₃+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Zn+3CO↑．（注：爐甘石的主要成分為碳酸鋅，倭鉛是指金屬鋅，碳生成CO）

Answer 1

分析 硫化鋅精礦的焙燒可生成ZnO、氧化鐵等，含塵煙氣含有含硫氧化物，可用于制備硫酸，浸出液加入硫酸可生成硫酸鋅、硫酸鐵，加入過量鋅充分反應，可置換出鐵，濾液中主要含有硫酸鋅，經電解可得到鋅和硫酸，電解液中含有硫酸，可循環利用，
（1）硫化鋅精礦主要成分是ZnS，ZnS在氧氣燃燒發生氧化還原反應，據此判斷鋅的存在形式；
（2）ZnS在氧氣燃燒發生氧化還原反應生成產物出來氧化鋅外還有硫的氧化物，可轉換為硫酸，用于后續的浸出操作；
（3）鋅的活潑性強于鐵，能夠與二價鐵離子反應生成鐵；
（4）電解沉積過程中，是電解ZnSO₄，陽極發生氧化反應，據此判斷產物；
（5）依據題意“氧壓酸浸”的全濕法流程，既省略了易導致空氣污染的焙燒過程，又可獲得一種有工業價值的非金屬單質，可知反應物中含有H⁺和O₂，可以獲得非金屬單質S，據此寫出方程式；
（6）由題意可知：反應物為ZnCO₃和C，產物含有Zn，根據反應物和生成物寫出化學方程式．

解答 解：（1）ZnS在氧氣燃燒發生氧化還原反應，所以產生焙砂的主要成分的化學式為ZnO；
故答案為：ZnO；                                                   
（2）ZnS在氧氣燃燒發生氧化還原反應生成產物出來氧化鋅外還有硫的氧化物，可轉換為硫酸，用于后續的浸出操作；
故答案為：浸出；                                                    
（3）該含鋅礦中還含有FeS等雜質，浸出操作后轉化為亞鐵離子，可加入鋅粉出去亞鐵離子，離子方程式：Zn+Fe²⁺=Zn²⁺+Fe；
故答案為：置換出Fe等；Zn+Fe²⁺=Zn²⁺+Fe；             
（4）電解沉積過程中，是電解ZnSO₄，陽極發生氧化反應，氫氧根離子在陽極上失去電子發生氧化反應生成氧氣；
故答案為：O₂；
（5）“氧壓酸浸”法顧名思義，可知反應物中含有H⁺和O₂，可以獲得非金屬單質S，寫出化學方程式為：2ZnS+4H⁺+O₂=2Zn²⁺+2S↓+2H₂O，
故答案為：2ZnS+4H⁺+O₂=2Zn²⁺+2S↓+2H₂O；                        
（6）由題意可知：反應物為ZnCO₃和C，產物含有Zn，化學方程式：ZnCO₃+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Zn+3CO↑；
故答案為：ZnCO₃+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Zn+3CO↑．

點評 本題為工藝流程題，通過鋅的煉制考查了化學方程式、離子方程式的書寫，明確工藝流程及各種物質的性質是解題關鍵，題目難度中等．