Question

明末宋应星的著书《天工开物》中记载了我国古代炼锌的方法，用炉甘石(主要成分是ZnCO₃)和木炭混合加热分两步反应得到锌，写出其中氧化还原反应的化学方程式_____________。

现代工业上利用锌焙砂提炼金属锌的流程如下图所示(已知：①锌焙砂的主要成分是ZnO、ZnFe₂O₄，还含有少量FeO、CuO、NiO杂质；②金属活动性顺序：Zn>Ni>Cu)，请回答下列问题：

(2)化合物ZnFe₂O₄中Fe的化合价为_________，酸浸时，ZnFe₂O₄发生反应的化学方程式为________。

(3)净化I操作分两步：首先用H₂O₂处理酸浸液，然后用物质A调节溶液的PH使Fe³⁺转化为Fe(OH)₃沉淀过滤后除去。

①写出用H₂O₂处理酸浸液时发生反应的离子方程式______________。

②下图中的斜线是溶液中金属阳离子浓度（纵标）随pH值（横标）变化时的沉淀溶解平衡线，若加入物质A只使Fe³⁺沉淀完全，则物质A可能是_____________（填出一种可能的化学式），调节后溶液的pH应控制在______________范围内（假设杂质离子浓度均不大于0.1mol· L^-1 ）。

③此流程中没有用调节pH来除去Cu²⁺的原因是_____________。

(4)净化II欲分离出Cu、Ni，加入的B物质的化学式_____________。

(5) 本流程中可以循环利用的化合物有_______________。

Answer

2ZnO+C2Zn+CO2↑ +3 ZnFe2O4+4H2SO4═ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O H2O2+2Fe2++2H+═2Fe3++2H2O ZnO[1分，ZnCO3或Zn(OH)2等合理答案均给分] 3.2~4.7（1分，只要答出的范围在3.1~4.8内均给分） Cu2+沉淀完全时Zn2+部分沉淀，造成原料损耗 Zn H2SO4、ZnSO4

【解析】（1）用炉甘石(主要成分是ZnCO3)和木炭混合加热分两步反应得到锌:分【解析】

ZnC03ZnO+CO2↑，氧化还原反应2ZnO+C2Zn+CO2↑；(2)在化合物里正负化合价的代数和为0，Zn为+2价，O为-2价，化合物ZnFe2O4中Fe的化合价为+3 ；酸浸时ZnFe 2 O 4 会生成两种盐硫酸锌、硫酸铁，即ZnFe 2 O 4 与硫酸反应生成硫酸锌、硫酸铁和水，酸浸时，ZnFe2O4发生反应的化学方程式为ZnFe2O4+4H2SO4═ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O；(3)①亚铁离子被双氧水氧化成铁离子，离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+═2Fe3++2H2O；②用水解法除去Fe3＋ ，Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋ ，选能与H＋ 反应，促进水解，又不引入其它杂质离子的含锌的物质：ZnO[1分，ZnCO3或Zn(OH)2等合理答案均给分]；控制PH在 3.2~4.7，Fe(OH)3 沉淀完全，而其它离子还没有开始沉淀；③此流程中没有用调节pH来除去Cu2+的原因是 Cu2+沉淀完全时Zn2+部分沉淀，造成原料损耗；(4)净化II欲分离出Cu、Ni，加入的B物质的化学式Zn；(5) 本流程中可以循环利用的化合物有H2SO4、ZnSO4。