Question

【化学选修2：化学与技术】

锌是一种应用广泛的金属，目前工业上主要采用“湿法”工艺冶炼锌。某硫化锌精矿的主要成分为ZnS(含少量少量FeS等其他成分)，以其为原料冶炼锌的工艺流程如图所示：

回答下列问题：

（1）硫化锌精矿的焙烧在氧气气氛的沸腾炉中进行，所产生焙砂的主要成分的化学式为_______；

（2）焙烧过程中产生的含尘烟气可净化制酸，该酸可用于后续的_______操作；

（3）浸出液“净化”过程中加入的主要物质为锌粉，其作用是___________，反应的离子方程式为__________；

（4）电解沉积过程中的阴极采用铝板，阳极采用Pb-Ag合金惰性电极，阳极逸出的气体是______；

（5）改进的锌冶炼工艺，采用了“氧压酸浸”的全湿法流程，既省略了易导致空气污染的焙烧过程，又可获得一种有工业价值的非金属单质．“氧压酸浸”中发生的主要反应的离子方程式为__________；

（6）硫化锌精矿(ZnS)遇到硫酸铜溶液可慢慢地转变为铜蓝(CuS)．请用简短的语言解释该反应发生的原理____________________________；

（7）我国古代曾采用“火法”工艺冶炼锌．明代宋应星著的《天工开物》中有关于“升炼倭铅”的记载：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内，…，然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，…，冷淀，毁罐取出，…，即倭铅也．”该炼锌工艺过程主要反应的化学方程式为____________________。(注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，倭铅是指金属锌)

Answer

（1）ZnO（2）浸出

（3）置换出Fe等 Zn+Fe2+=Zn2++Fe（4）O2

（5）2ZnS+4H++O2=2Zn2++2S↓+2H2O

（6）在一定条件下，溶解度小的矿物可以转化为溶解度更小的矿物(或在相同条件下，由于KSP(CuS)小于KSP(ZnS)，故反应可以发生)

（7）ZnCO3+2CZn+3CO↑

【解析】

试题分析：硫化锌精矿的焙烧可生成ZnO、氧化铁等，含尘烟气含有含硫氧化物，可用于制备硫酸，浸出液加入硫酸可生成硫酸锌、硫酸铁，加入过量锌充分反应，可置换出铁，滤液中主要含有硫酸锌，经电解可得到锌和硫酸，电解液中含有硫酸，可循环利用；（1）含锌矿的主要成分是ZnS，与空气中氧气发生氧化还原反应，则焙砂的主要成分为ZnO；（2）焙烧生成的含硫氧化物可转换为硫酸，用于后续的浸出操作；（3）该含锌矿中还含有FeS等杂质，浸出操作后转化为亚铁离子，可加入锌粉出去亚铁离子，从而除去Fe，反应的离子方程式为Zn+Fe2+=Zn2++Fe；（4）电解沉积过程中，是电解ZnSO4，阴极锌离子放电生成锌，阳极发生氧化反应，产物为O2；（5）“氧压酸浸”法顾名思义，可知反应物中含有H+和O2，可以获得非金属单质S，写出化学方程式为：2ZnS+4H++O2=2Zn2++2S↓+2H2O；（6）根据沉淀的转化原理可知，在一定条件下，溶解度小的矿物可以转化为溶解度更小的矿物，所以硫化锌精矿(ZnS)遇到硫酸铜溶液可慢慢地转变为铜蓝(CuS)；（7）根据题目描述可知反应物为ZnCO3和C，产物含有Zn，则化学方程式为ZnCO3+2CZn+3CO↑。

【考点定位】考查氧化还原反应的分析，涉及反应原理及实验的基本操作。

【名师点晴】掌握氧化物的特征、利用化合价的原则计算指定元素的化合价的方法、化学方程式的书写方法、含杂质物质的化学方程式的计算等是正确解答本题的关键；流程分析：硫化锌精矿的焙烧可生成ZnO、氧化铁等，含尘烟气含有含硫氧化物，可用于制备硫酸，浸出液加入硫酸可生成硫酸锌、硫酸铁，加入过量锌充分反应，可置换出铁，滤液中主要含有硫酸锌，经电解可得到锌和硫酸，电解液中含有硫酸，可循环利用；据此作答。