Question

中国是世界炼锌的发源地，宋应星著于明崇祯十年(1637年)的《天工开物》一书则是最早记述炼锌技术的典籍。回答下列问题：

Ⅰ.《天工开物》中有关于“升炼倭铅” 的记载：“炉甘石(碳酸锌)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(金属锌)也。”

（1）该炼锌工艺过程主要反应的化学方程式为                        。

Ⅱ. 目前，工业上主要采用 “湿法炼锌”。以闪锌矿(主要成分为 ZnS ，含有FeS等杂质)为原料冶炼锌的工艺流程如下图所示。

（2）闪锌矿的焙烧在氧气气氛的沸腾炉中进行，所产生焙砂的成分的化学式为        。

（3）焙烧过程中产生的含尘烟气可净化制酸，该酸的名称是        。

工业上常采用“针铁矿法”净化浸出液，在80~100℃，Fe³⁺浓度低于1g/L，调节浸出液的pH在3~5之间，溶液中的铁可以呈针铁矿(FeOOH)的形式析出。

（4）浸出液的Fe³⁺浓度较高，应先加入SO₂或ZnS将                  ，再以ZnO调节酸度，在空气缓慢氧化得 Fe³⁺，最后Fe³⁺ 转化成针铁矿沉淀。Fe²⁺沉淀过程的总离子方程式为                                        。

（5）电解沉积锌是以Pb-Ag合金惰性电极作阳极、纯铝板作阴极，通以直流电，在       上析出金属锌，电解过程的化学反应方程式为                           。

Answer

（1）ZnCO3+2CZn+3CO↑（2）ZnO Fe2O3（3）硫酸

（4）其中的 Fe3+还原为Fe2+，4Fe2+ + O2 + 4ZnO + 2H2O = 4FeOOH + 4Zn2+

（5）阴，2ZnSO4 + 2H2O 2Zn + 2H2SO4 + O2↑

【解析】

试题分析：（1）由题意可知：反应物为ZnCO3和C，产物含有Zn，化学方程式：ZnCO3+2CZn+3CO↑，故答案为：ZnCO3+2CZn+3CO↑；

（2）硫化锌精矿的焙烧可生成ZnO、氧化铁等，所以产生焙砂的主要成分的化学式为ZnO、Fe2O3，

故答案为：ZnO、Fe2O3；

（3）焙烧过程中产生的含尘烟气中含有二氧化硫，净化后可以用作硫酸工业的原料，故答案为：硫酸；

（4）浸出液的Fe3+浓度较高，应先加入SO2或ZnS将其中的 Fe3+还原为Fe2+，，再以ZnO调节酸度，在空气缓慢氧化得 Fe3+，最后Fe3+ 转化成针铁矿沉淀。Fe2+沉淀过程的总离子方程式为4Fe2+ + O2 + 4ZnO + 2H2O = 4FeOOH + 4Zn2+，故答案为：其中的 Fe3+还原为Fe2+，4Fe2+ + O2 + 4ZnO + 2H2O = 4FeOOH + 4Zn2+；

（5）电解沉积锌是以Pb-Ag合金惰性电极作阳极、纯铝板作阴极，通以直流电，在阴极上锌离子发生还原反应析出金属锌，阳极上水中的氢氧根离子放电生成氧气，电解过程的化学反应方程式为，故答案为：阴，2ZnSO4 + 2H2O 2Zn + 2H2SO4 + O2↑。

【考点定位】考查物质分离和提纯、物质制备的工艺流程

【名师点晴】本题为工艺流程题，通过锌的炼制考查了化学方程式、离子方程式的书写，明确工艺流程及各种物质的性质是解题关键。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。