Question

工业上利用锌焙砂（主要含ZnO、ZnFe₂O₄，还含有少量FeO、CuO等杂质）制取金属锌的工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）ZnFe₂O₄是一种性能优良的软磁材料，也是一种催化剂，能催化烯类有机物氧化脱氢等反应。

① ZnFe₂O₄中Fe的化合价是___________，从物质分类角度说，ZnFe₂O₄属于__________（填“酸”、“碱”或“盐”）。

② 工业上利用反应ZnFe₂（C₂O₄）₃·6H₂OZnFe₂O₄+2CO₂↑+4CO↑+6H₂O制备ZnFe₂O₄。该反应中氧化产物是______________（填化学式），每生成1mol ZnFe₂O₄，转移电子的物质的量是___________。

（2）酸浸时要将锌焙砂粉碎，其目的是提高酸浸效率。为达到这一目的，还可采用的措施是___________（任答一条）；已知ZnFe₂O₄能溶于酸，则酸浸后溶液中存在的金属离子有______________。

（3）净化Ⅰ中H₂O₂参与反应的离子方程式为_______________；试剂X的作用是___________。

（4）钢铁镀锌是钢铁防护的一种有效方法。按图甲装置进行模拟铁上镀锌的实验，实验结果如图乙所示。乙中横坐标x表示电路中通过电子的物质的量，纵坐标y表示反应物或生成物的物质的量。

① C电极的电极反应式为________________________。

② E可以表示的量是_________________________（任写一种）。

Answer

（1）①+3；盐；②ZnFe2O4、CO2；4mol；

（2）增大硫酸的浓度（或升高温度、空气搅拌等）；Zn2+、Fe3+、Fe2+、Cu2+；

（3）H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O；调节溶液的pH，促进Fe3+水解；

（4）①4OH--4e-=O2+2H2O；②消耗水的物质的量、生成硫酸的物质的量、生成Zn的物质的量等任写一种。

【解析】

试题分析：（1） ① 根据正负化合价的代数和为0，ZnFe2O4中Fe的化合价是+3，从物质分类角度说，ZnFe2O4属于盐，故答案为：+3；盐；

② 在反应ZnFe2（C2O4）3·6H2OZnFe2O4+2CO2↑+4CO↑+6H2O中铁元素的化合价由+2价升高到+3价，被氧化，碳元素的化合价由+3价变成+2价和+4价，氧化产物为ZnFe2O4和CO2，每生成1mol ZnFe2O4同时生成2mol二氧化碳，转移电子的物质的量为1mol ×（3-2）×2+2mol×（2-1）=4mol，故答案为：ZnFe2O4、CO2；4mol；

（2）酸浸时要将锌焙砂粉碎，其目的是提高酸浸效率，还可采用的措施有增大硫酸的浓度、升高温度、空气搅拌等；锌焙砂主要含ZnO、ZnFe2O4，还含有少量FeO、CuO等杂质，其中ZnFe2O4能溶于酸，ZnO、FeO、CuO也都能溶于酸，酸浸后溶液中存在的金属离子有Zn2+、Fe3+、Fe2+、Cu2+，故答案为：增大硫酸的浓度（或升高温度、空气搅拌等）；Zn2+、Fe3+、Fe2+、Cu2+；

（3）净化Ⅰ中H2O2将亚铁离子氧化，反应的离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O；试剂X可以调节溶液的pH，促进Fe3+水解，故答案为H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O；调节溶液的pH，促进Fe3+水解；

（4）由甲可知，为电解装置，C为阳极，发生4OH--4e-=O2↑+2H2O，铁为阴极，发生Zn2++2e-=Zn，总反应为2ZnSO4+2H2O2Zn+O2↑+2H2SO4，结合乙可知，转移4mol电子生成2molE，生成1molF，由电子与物质的物质的量的关系可知E表示反应生成铜的物质的量，由总反应可知，Cu与水的物质的量相同，则E表示反应消耗水的物质的量或生成硫酸的物质的量等，故答案为：①4OH--4e-=O2+2H2O；②消耗水的物质的量（或生成硫酸的物质的量、或生成Zn的物质的量）。

考点：考查了物质的分离和提纯、电解原理、氧化还原反应的相关知识。