Question

【题目】以重晶石(主要成分为BaSO4)为主要原料制备立德粉(ZnS和BaSO4的混合物)的工艺流程如下：

(1)焙烧(温度为1000～2000)时，焦炭需过量，其目的是____________________。

(2)焙烧过程中发生的反应之一是4CO+BaSO4BaS+4CO2，该反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为_________________，还原产物是___________。

(3)反应器中发生反应的化学方程式为______________________。

(4)流程中所需的精制的ZnsO，溶液的制取方法是：首先用工业级氧化锌(含少量FeO和Fe2O3杂质)和稀硫酸反应制取粗硫酸锌溶液，然后向粗硫酸锌溶液中先后加入H2O2溶液和碳酸锌精制。

①加入H2O2溶液时发生反应的离子方程式为______________________。

②加入碳酸锌的目的是________________，反应的化学方程式为_____________________。

Answer 1

【答案】焦炭燃烧能放出大量的热，可以提供反应所需要的条件，同时增加焦炭可以提高重晶石的利用率 1：4 BaS BaS+ZnSO4=BaSO4↓+ZnS↓ 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 先加入H2O2溶液，将亚铁离子氧化成铁离子，反应的离子方程式为，再加碳酸锌调节溶液的pH值，使Fe3+转化为红褐色氢氧化铁沉淀而除去铁元素 Fe2(SO4)3+3ZnCO3+3H2O=3ZnSO4+2Fe(OH)3+3CO2↑

【解析】

根据工艺流程可知，重晶石矿的主要成分为硫酸钡，在高温时与焦炭反应生成硫化钡和气体为CO、CO2等，所得固体再用水浸，硫化钡是可溶于水的盐，所以通过溶解过滤除去杂质，得硫化钡溶液，硫化钡溶液中加入精制的硫酸锌可得ZnS和BaSO4的混合物，

（1）硫酸钡与碳反应需要高温，焦炭燃烧能放出大量的热，可以提供反应所需要的条件，同时增加一种反应物可以提高另一种反应的转化率；

（2）化合价升高失去电子被氧化作氧化剂，化合价降低得到电子被还原作氧化剂；

（3）反应器中硫化钡与硫酸锌反应生成难溶的硫酸钡和硫化锌；

（4）用工业级氧化锌（含少量FeO和Fe2O3杂质）和硫酸制取硫酸锌溶液时，可以先加入H2O2溶液，将亚铁离子氧化成铁离子，再加碳酸锌调节溶液的pH值，使Fe3+转化为红褐色氢氧化铁沉淀而除去铁元素，根据元素守恒和电荷守恒可书写离子方程式和化学方程式。

根据工艺流程可知，重晶石矿的主要成分为硫酸钡，在高温时与焦炭反应生成硫化钡和气体为CO、CO2等，所得固体再用水浸，硫化钡是可溶于水的盐，所以通过溶解过滤除去杂质，得硫化钡溶液，硫化钡溶液中加入精制的硫酸锌可得ZnS和BaSO4的混合物，

（1）硫酸钡与碳反应需要高温，焦炭燃烧能放出大量的热，可以提供反应所需要的条件，同时增加焦炭可以提高重晶石的利用率；

（2）反应4CO（g）+BaSO4（s）BaS（s）+4CO2（g）中CO中碳元素化合价由+2价升高为+4价被氧化为还原剂，BaSO4中硫元素化合价由+6价降为-2价被还原为氧化剂，BaS为还原产物，根据反应可知，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：4；还原产物是BaS；

（3）反应器中硫化钡与硫酸锌反应生成难溶的硫酸钡和硫化锌，反应的化学方程式为BaS+ZnSO4=BaSO4↓+ZnS↓；

（4）用工业级氧化锌（含少量FeO和Fe2O3杂质）和硫酸制取硫酸锌溶液时，可以先加入H2O2溶液，将亚铁离子氧化成铁离子，反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，再加碳酸锌调节溶液的pH值，使Fe3+转化为红褐色氢氧化铁沉淀而除去铁元素，反应的化学方程式为Fe2(SO4)3+3ZnCO3+3H2O=3ZnSO4+2Fe(OH)3+3CO2↑。