Question

工业上利用锌焙砂(主要含ZnO、ZnFe₂O₄，还含有少量CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物)制取金属锌的流程如图所示。回答下列问题：

（1）酸浸时ZnFe₂O₄会生成两种盐，该反应的化学方程式为___________。
（2）净化Ⅰ操作分为两步：第一步是将溶液中少量的Fe^2＋氧化；第二步是控制溶液pH，使Fe^3＋转化为Fe(OH)₃沉淀。
①写出酸性条件下H₂O₂与Fe^2＋反应的离子方程式：___________。
②25 ℃时，pH＝3的溶液中，c(Fe^3＋)＝________mol·L^－1（已知25 ℃，K_sp[Fe( OH)₃]＝4.0×10^－38）。
③净化Ⅰ生成的沉淀中还含有溶液中的悬浮杂质，溶液中的悬浮杂质被共同沉淀的原因是____________________。
（3）若没有净化Ⅱ操作，则对锌的制备带来的影响是_________________。
⑷本流程中可以循环利用的物质除锌外还有________________。

Answer 1

（13分，第(1)小题3分，其余每空2分）
（1）ZnFe₂O₄＋4H₂SO₄=ZnSO₄＋Fe₂(SO₄)₃＋4H₂O
（2）①H₂O₂＋2Fe^2＋＋2H^＋=2Fe^3＋＋2H₂O；②4.0×10^－5；③Fe(OH)₃胶体(沉淀)具有吸附性；（3）制取的锌含铜等杂质；（4）H₂SO₄、ZnSO₄  (每空2分，共12分)

（1）根据信息，酸浸时ZnFe₂O₄会生成两种盐，这两种盐分别为硫酸锌、硫酸铁，即ZnFe₂O₄与硫酸反应生成硫酸锌、硫酸铁，反应的化学方程式为：ZnFe₂O₄+4H₂SO₄═ZnSO₄+Fe₂(SO₄)₃ +4H₂O，
答案为：ZnFe₂O₄+4H₂SO₄═ZnSO₄+Fe₂(SO₄)₃ +4H₂O；
（2）①亚铁离子被双氧水氧化成铁离子，反应的离子方程式为H₂O₂+2Fe^2＋+2H^＋═2Fe^3＋+2H₂O，答案为：H₂O₂+2Fe^2＋+2H^＋═2Fe^3＋+2H₂O；
②氢氧化铁的溶度积K_sp[Fe(OH)₃ ]=4.0×10^-38，pH=3的溶液中，氢氧根离子的浓度为1×10^-11mol·L^－1，c（Fe^3＋）=mol·L^－1=4.0×10^-5mol·L^－1，
答案为：4.0×10^-5；
③由于生成的Fe（OH）3胶体（沉淀）具有吸附性，所以净化Ⅰ生成的沉淀中还含有溶液中的悬浮杂质，答案为：Fe（OH）3胶体（沉淀）具有吸附性；
（3）由于锌焙砂中含有CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物，反应后溶液中存在铜离子，没有净化Ⅱ操作，电解制取的锌中会含有铜等杂质，答案为：制取的锌含铜等杂质；
（4）通过制取金属锌的流程图示可以知道，可以循环利用的物质除锌外，含有硫酸、硫酸锌，
答案为：H₂SO₄、ZnSO₄．