Question

【题目】闪锌矿的主要成分为ZnS（还含有少量FeS等其他成分），以其为原料冶炼锌的工艺流程如图所示：

(l)闪锌矿焙烧过程中产生的出炉烟气可净化制酸，用于浸出操作。制酸过程中的主要化学方程式为_______。

(2)浸出操作中Fe3+浓度较高，需先加入SO2或ZnS将Fe3+还原为Fe2+，再以ZnO调整溶液酸度，将Fe2+转化成针铁矿( FeOOH)沉淀形成浸出渣。则Fe2+沉淀过程的总化学方程式为_____________。

(3)已知净化操作后的滤液中c(Zn2+)=0.2 mol/L，将该滤液与0.4 mol/L的Na2S溶液等体积混合，充分反应后，混合溶液中c(Zn2+)=_______（ZnS的溶度积帝数Ksp=1. 20×10-23）

(4)净化操作后的滤液加入阴极室内进行电沉积可得到纯锌，原理如右图所示：

①阳极的电极反应式为___________。

②以乙醚(C2H5OC2H5)空气燃料电池为电源电沉积制取纯锌时，阴极室内沉积1.3g锌，理论上乙醚-空气燃料电池消耗____g乙醚。

(5)上述冶炼工艺中的焙烧过程易导致空气污染。采用“氧压酸浸”流程，既可省略焙烧过程又可获得一种非金属单质。“氧压酸浸”流程中发生的主要反应的离子方程式为___________________。

Answer 1

【答案】2SO2 +O22SO3 SO3+H2O=H2SO4[或2SO2 +O2+2 H2O2H2SO4 4FeSO4+O2+ 4ZnO+2H2O=4FeOOH+4ZnSO4 1. 20×10-22 rnol/L 2H2O- 4e-=4H++O2↑ 0.123(或) 2ZnS+O2 +4H+=2Zn2++2S+2H2O

【解析】

(l)将闪锌矿焙烧生成烟气中含有二氧化硫，用于制硫酸；（2）在空气中，将Fe2+氧化转化成针铁矿( FeOOH)沉淀；（3）利用ZnS的溶度积帝数Ksp=1. 20×10-23进行计算。（4）①阳极失电子发生氧化反应；②由关系式C2H5OC2H5～12Zn根据电子守恒求解；（5）在酸性条件下，利用氧气将硫氧化，2ZnS+O2 +4H+=2Zn2++2S+2H2O。

(l)将闪锌矿焙烧使它转化为氧化锌的主要化学反应为2ZnS+3O22ZnO+2SO2，闪锌矿焙烧过程中产生的出炉烟气可净化制酸，用于浸出操作。制酸过程中的主要化学方程式为2SO2 +O22SO3 ，SO3+H2O=H2SO4[或2SO2 +O2+2 H2O2H2SO4 。(2)在空气中，将Fe2+氧化转化成针铁矿( FeOOH)沉淀形成浸出渣。则Fe2+沉淀过程的总化学方程式为4FeSO4+O2+ 4ZnO+2H2O=4FeOOH+4ZnSO4。(3)净化操作后的滤液中c(Zn2+)=0.2 mol/L，将该滤液与0.4 mol/L的Na2S溶液等体积混合，充分反应后，c(S2－)=(0.4 mol/L-0.2 mol/L)/2=0.1 mol/L,混合溶液中c(Zn2+)=1. 20×10-23/0.1 mol/L=1. 20×10-22 rnol/L。(4)①阳极失电子发生氧化反应，电极反应式为 2H2O- 4e-=4H++O2↑ 。②以乙醚(C2H5OC2H5)空气燃料电池为电源电沉积制取纯锌时，阴极室内沉积1.3g锌，由关系式C2H5OC2H5～12Zn得：理论上乙醚-空气燃料电池消耗1.3g×74/(12×65)=0.123(或) g乙醚。(5)“氧压酸浸”流程中发生的主要反应的离子方程式为2ZnS+O2 +4H+=2Zn2++2S+2H2O。