Question

7．现代炼锌的方法可分为火法和湿法两大类，俩是生产硫酸锌的副产品，属于高毒性金属，试回答下列相关问题．
（1）火法炼锌是将闪锌矿（主要含ZnS）通过浮选．焙烧使它转化为氧化锌，再把氧化锌和焦炭混合，在鼓风炉中加热至1373-1573K，使锌蒸馏出来．主要反应为：
2ZnS+3O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2ZnO+2SO₂；　鼓风炉中：2C+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CO　　ZnO+CO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Zn+CO₂
从火法炼锌蒸馏后的残渣中含多种金属单质及In₂O₃，可用硫酸提取铟，某研究机构对此研究数据如下．实验中涉及的酸度（每升溶液中含硫酸的质量）与铟的浸出率如图1；硫酸溶液的体积与固体的体积比如图2

①当酸度为196时，其物质的量浓度为2mol•L^-1．
②从节约原料和浸出率考虑，适宜的酸度和液固比分别为：180，6：1．
（2）湿法炼锌的主要工艺流程为：

①从保护环境和充分利用原料角度，如何处理或利用烟气将烟道气净化，用于生产硫酸等．
②除去酸浸出液中的铁，可用H₂O₂氧化，再调节pH使之形成Fe（OH）₃沉淀，写出H₂O₂氧化Fe²⁺的离子方程式2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
③酸浸出液还含有Cd²⁺，为了防止镉污染并回收镉，根据它们性质的差异，可用氢氧化钠溶液分离，已知Zn（OH）₂和氢氧化铝一样也具有两性，试写出分离的离子方程式Cd²⁺+2OH^-=Cd（OH）₂↓、Zn²⁺+4OH^-=ZnO₂^2-+2H₂O[或Zn²⁺+4OH^-=Zn（OH）₄^2-]．

Answer 1

分析 （1）①根据酸度的定义计算，酸度为196时，说明1L溶液中硫酸的质量为196g，即硫酸为2mol，故浓度为2mol/L；
②根据图象可以看出，当酸度为180或液固比为6：1时，浸出率变化不大；
（2）闪锌矿（主要含ZnS）的焙烧可生成ZnO等，含尘烟气含有含硫氧化物，可用于制备硫酸，焙烧后的固体用硫酸浸取，浸出液进行净化可知硫酸锌溶液，电解硫酸锌溶液可得到锌和硫酸，电解液中含有硫酸，可循环利用，
①闪锌矿主要含ZnS，在焙烧时生成二氧化硫气体，可用于生产硫酸；
②H₂O₂具有氧化性，在酸性条件下将具有还原性的Fe²⁺离子氧化成Fe³⁺离子，反应的离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
③Zn（OH）₂和氢氧化铝一样也具有两性，既可与酸反应生成盐和水，又能和碱反应生成盐和水，可根据氢氧化铝的反应来书写．

解答 解：（1）①酸度为196时，说明1L溶液中硫酸的质量为196g，硫酸的物质的量为$\frac{196g}{98g/mol}$=2mol，浓度为2mol/L，故答案为：2mol•L^-1；
②由图象可以看出，当酸度为180或液固比为6：1时，浸出率变化不大，从节约原料和浸出率考虑，适宜的酸度和液固比分别为：180； 6：1，故答案为：180； 6：1；
（2）①闪锌矿主要含ZnS，在焙烧时生成二氧化硫气体，如随意排放会污染环境，可用于生产硫酸，故答案为：将烟道气净化，用于生产硫酸等；
②H₂O₂具有氧化性，在酸性条件下将具有还原性的Fe²⁺离子氧化成Fe³⁺离子，反应离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
③根据Zn（OH）₂和氢氧化铝一样也具有两性，既可与酸反应生成盐和水，又能和碱反应生成盐和水，酸浸出液还含有Cd²⁺，为了防止镉污染并回收镉，可加过量的碱溶液，反应分别为：Cd²⁺+2OH^-=Cd（OH）₂↓；Zn²⁺+4OH^-=ZnO₂^2-+2H₂O[或Zn²⁺+4OH^-=Zn（OH）₄^2-]．
故答案为：Cd²⁺+2OH^-=Cd（OH）₂↓、Zn²⁺+4OH^-=ZnO₂^2-+2H₂O[或Zn²⁺+4OH^-=Zn（OH）₄^2-]．

点评 本题以信息题目的形式考查金属冶炼的一般原理，做题时注意题中给予的关键信息，如闪锌矿的组成，酸度等问题，本题较为综合，具有一定难度．