Question

（2013?南通一模）工業上利用鋅焙砂（主要含ZnO、ZnFe₂O₄，還含有少量CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物）制取金屬鋅的流程如圖所示．回答下列問題：

（1）酸浸時ZnFe₂O₄會生成兩種鹽，該反應的化學方程式為

ZnFe₂O₄+4H₂SO₄═ZnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+4H₂O

．
（2）凈化Ⅰ操作分為兩步：第一步是將溶液中少量的Fe²⁺氧化；第二步是控制溶液pH，使Fe³⁺轉化為Fe（OH）₃沉淀．
①寫出酸性條件下H₂O₂與Fe ²⁺反應的離子方程式：

H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O

．
②25℃時，pH=3的溶液中，c（Fe³⁺）=

4.0×10^-5

mol?L^-1（已知25℃，Ksp[Fe（ OH）₃]=4.0×10^-38）．
③凈化Ⅰ生成的沉淀中還含有溶液中的懸浮雜質，溶液中的懸浮雜質被共同沉淀的原因是

Fe（OH）₃膠體（沉淀）具有吸附性

．
（3）若沒有凈化Ⅱ操作，則對鋅的制備帶來的影響是

制取的鋅含銅等雜質

．
（4）本流程中可以循環利用的物質除鋅外還有

H₂SO₄、ZnSO₄

．

Answer 1

分析：（1）酸浸時ZnFe₂O₄會生成兩種鹽，兩種鹽分別為硫酸鋅、硫酸鐵，即ZnFe₂O₄與硫酸反應生成硫酸鋅、硫酸鐵；
（2）①雙氧水具有氧化性，能夠將亞鐵離子氧化成鐵離子；
②根據氫氧化鐵的溶度積及pH=3計算出溶液中鐵離子濃度；
③根據Fe（OH）₃膠體（沉淀）具有的吸附性進行分析；
（3）鋅焙砂中含有CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物，反應后溶液中存在銅離子，沒有凈化Ⅱ操作，電解制取的鋅會含有銅等雜質；
（4）根據制取流程可以看出，能夠循環利用的物質有鋅、硫酸和硫酸鋅．

解答：解：（1）根據信息，酸浸時ZnFe₂O₄會生成兩種鹽，這兩種鹽分別為硫酸鋅、硫酸鐵，即ZnFe₂O₄與硫酸反應生成硫酸鋅、硫酸鐵，反應的化學方程式為：ZnFe₂O₄+4H₂SO₄═ZnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+4H₂O，
故答案為：ZnFe₂O₄+4H₂SO₄═ZnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+4H₂O；
（2）①亞鐵離子被雙氧水氧化成鐵離子，反應的離子方程式為H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，故答案為：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
②氫氧化鐵的溶度積Ksp[Fe（ OH）₃]=4.0×10^-38，pH=3的溶液中，氫氧根離子的濃度為1×10^-11mol/L，c（Fe³⁺）=

4×10-38

(1×10-11)3

mol/L=4.0×10^-5mol/L，
故答案為：4.0×10^-5；
③由于生成的Fe（OH）₃膠體（沉淀）具有吸附性，所以凈化Ⅰ生成的沉淀中還含有溶液中的懸浮雜質，故答案為：Fe（OH）₃膠體（沉淀）具有吸附性；
（3）由于鋅焙砂中含有CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物，反應后溶液中存在銅離子，沒有凈化Ⅱ操作，電解制取的鋅中會含有銅等雜質，
故答案為：制取的鋅含銅等雜質；
（4）通過制取金屬鋅的流程圖示可以知道，可以循環利用的物質除鋅外，含有硫酸、硫酸鋅，
故答案為：H₂SO₄、ZnSO₄．

點評：本題借助制取金屬鋅的流程考查了離子濃度計算、離子方程式、化學方程式的書寫等知識，注意合理分析題中信息，本題難度中等，充分考查了分析、理解能力．