Question

【題目】工業上利用鋅焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4，還含有少量FeO、CuO等雜質)制取金屬鋅的工藝流程如下。回答下列問題：

(1)ZnFe2O4是一種性能優良的軟磁材料，也是一種催化劑，能催化烯類有機物氧化脫氫等反應。

①ZnFe2O4中Fe的化合價是________。

②工業上利用反應ZnFe2(C2O4)3·6H2OZnFe2O4＋2CO2↑＋4CO↑＋6H2O制備ZnFe2O4。該反應中每生成1 mol ZnFe2O4轉移電子的物質的量是________。

(2)酸浸時要將鋅焙砂粉碎，其目的是提高酸浸效率。為達到這一目的，還可采用的措施是________________________(任答一條)；已知ZnFe2O4能溶于酸，則酸浸后溶液中存在的金屬離子有____________________________________________。

(3)凈化Ⅰ中H2O2參與反應的離子方程式為_________；試劑X的作用是_______。

Answer 1

【答案】＋3 4 mol 增大硫酸的濃度(或升高溫度、攪拌等其他合理答案) Zn2＋、Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋ H2O2＋2Fe2＋＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O 調節溶液的pH，促進Fe3＋水解

【解析】

將鋅焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4，還含有少量FeO、CuO等氧化物雜質)酸浸，發生反應ZnFe2O4+8H+=Zn2++2Fe3++4H2O、ZnO+2H+=Zn2++H2O、FeO+2H+=Fe2++H2O、CuO+2H+=Cu2++H2O，向溶液中加入雙氧水，發生反應2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O，調節溶液的pH將Fe3+轉化為Fe(OH)3沉淀，調節溶液pH時不能引進新的雜質，可以用ZnO，所以X為ZnO，然后向溶液中加入Zn，發生反應Cu2++Zn=Zn2++Cu，然后過濾，所以Y中含有Cu，最后電解得到Zn；

(1)①ZnFe2O4中鋅的化合價+2價，氧元素化合價-2價，結合化合價代數和為0計算得到Fe的化合價；

②工業上利用反應ZnFe2(C2O4)36H2OZnFe2O4+2CO2↑+4CO↑+6H2O制備ZnFe2O4．反應過程中鐵元素化合價+2價變化為+3價，碳元素化合價+3價變化為+4價好+2價，計算轉移電子的物質的量；

(2)酸浸時要將鋅焙砂粉碎，其目的是提高酸浸效率．為達到這一目的，還可采用的措施是增大硫酸的濃度或升高溫度、空氣攪拌等，已知ZnFe2O4能溶于酸，則酸浸后溶液中存在的金屬離子有，氧化鋅溶解得到鋅離子、氧化亞鐵溶解得到亞鐵離子、氧化銅溶解得到銅離子、ZnFe2O4能溶于酸得到鐵離子；

(3)凈化Ⅰ中H2O2參與反應是雙氧水具有氧化性，能將亞鐵離子氧化為鐵離子，試劑X的作用是調節溶液PH，促進Fe3+水解生成氫氧化鐵沉淀除去。

(1)①ZnFe2O4中鋅的化合價+2價，氧元素化合價-2價，結合化合價代數和為0計算得到Fe的化合價，+2+x×2+(-2)×4=0，x=+3；

②工業上利用反應ZnFe2(C2O4)36H2OZnFe2O4+2CO2↑+4CO↑+6H2O制備ZnFe2O4，反應過程中鐵元素化合價+2價變化為+3價，碳元素化合價+3價變化為+4價好+2價，則氧化產物為：ZnFe2O4、CO2，每生成1mol ZnFe2O4，碳元素化合價+3價變化為+2價降低得到電子，每生成1mol ZnFe2O4，生成4molCO轉移電子的物質的量是4mol；

(2)酸浸時要將鋅焙砂粉碎，其目的是提高酸浸效率．為達到這一目的，還可采用的措施是增大硫酸的濃度或升高溫度、空氣攪拌等，已知ZnFe2O4能溶于酸，則酸浸后溶液中存在的金屬離子有，氧化鋅溶解得到鋅離子、氧化亞鐵溶解得到亞鐵離子、氧化銅溶解得到銅離子、ZnFe2O4能溶于酸得到鐵離子，所以得到的金屬離子有：Zn2+、Fe3+、Fe2+、Cu2+；

(3)凈化Ⅰ中H2O2參與反應是雙氧水具有氧化性，能將亞鐵離子氧化為鐵離子，離子方程式為：H2O2+2Fe2++2H+═2Fe3++2H2O，試劑X的作用是調節溶液pH，促進Fe3+水解生成氫氧化鐵沉淀除去。