Question

利用某地的闪锌矿（主要成分为ZnS，其杂质主要为铁、铜元素等）冶炼纯锌的传统工艺如下：

注：锌、铁、铜的沸点依次为1180K、2862K、1800K
（1）高温锻烧时，若氧气足量，则ZnS发生的化学反应方程式为

 

．
（2）工业生产中方案1由锌熔体获得粗锌的操作为

 

（填：“蒸馏”、“分馏”或“干馏”）．
（3）方案2中固相2的成分为

 

，液相1所含金属阳离子为：

 

（4）方案2中从液相1获取粗锌的过程中可用加入单质

 

 除掉其他杂质；对比两种方案，方案2的优点是

 

．
（5）方案2的系列操作产生的废液可以制取绿矾．硫酸亚铁在不同温度下的溶解度和析出晶体的组成如下表所示：

温度/℃	0	10	30	50	56.7	60	70	80	90
溶解度	14.0	17.0	25.0	33.0	35.2	35.3	35.6	33.0	33.5
析出晶体	FeSO4?7H2O					FeSO4?4H2O		FeSO4?H2O

从上表数据可以得出的结论是：①

 

；
②

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：闪锌矿主要成分为ZnS，其杂质主要为铁、铜元素等，在高温下充分反应得到固相1含有ZnO、CuO、Fe₂O₃等，然后加入焦炭，高温下充分反应可得到锌溶体，含有Zn、Fe、Cu等，加热到1180K可得到分离出锌，得到粗锌，经电解可得到纯锌，方案2用稀硫酸充分溶解，固相2为碳、铜，液相1含有Zn²⁺、Fe²⁺等，可加入锌置换出铁以除去杂质，最终得到粗锌，以此解答该题．

解答： 解：闪锌矿主要成分为ZnS，其杂质主要为铁、铜元素等，在高温下充分反应得到固相1含有ZnO、CuO、Fe₂O₃等，然后加入焦炭，高温下充分反应可得到锌溶体，含有Zn、Fe、Cu等，加热到1180K可得到分离出锌，得到粗锌，经电解可得到纯锌，方案2用稀硫酸充分溶解，固相2为铜，液相1含有Zn²⁺、Fe²⁺等，可加入锌置换出铁以除去杂质，最终得到粗锌，
（1）高温锻烧时，若氧气足量，ZnS被氧化生成ZnO和二氧化硫气体，反应的化学方程式为2ZnS+3O₂

高温  .

2ZnO+2SO₂，故答案为：2ZnS+3O₂

高温  .

2ZnO+2SO₂；
（2）锌、铁、铜的沸点依次为1180K、2862K、1800K，加热到1180K经分馏可得到分离出锌，故答案为：分馏；
（3）由以上分析可知固相2的成分为C、Cu，液相1含有Zn²⁺、Fe²⁺等，故答案为：C、Cu；Zn²⁺、Fe²⁺；
（4）液相1含有Zn²⁺、Fe²⁺等，可加入锌置换出铁以除去杂质，对比两种方案，方案2没有在高温下反应，可节约能量，故答案为：Zn；节约能量；
（5）由表中数据可知随温度升高硫酸亚铁的溶解度先升高后降低，且温度超过60℃结晶水含量越来越少，
故答案为：①随温度升高硫酸亚铁的溶解度先升高后降低；②温度超过60℃结晶水含量越来越少．

点评：本题以流程题形成综合考查金属以及化合物性质，为高考常见题型，要求学生具有分析和解决问题的能力，难度中等，掌握物质的化学性质是解题关键，注意实验方案评价能力的培养．