Question

【題目】我國是世界上最早制得和使用金屬鋅的國家，一種以閃鋅礦（ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS雜質）為原料制備金屬鋅的流程如圖所示：

相關金屬離子[c0(Mn+)=0.1 mol·L-1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：

金屬離子	Fe3+	Fe2+	Zn2+	Cd2+
開始沉淀的pH	1.5	6.3	6.2	7.4
沉淀完全的pH	2.8	8.3	8.2	9.4

回答下列問題：

（1）焙燒過程中主要反應的化學方程式為_______________________。

（2）濾渣1的主要成分除SiO2外還有___________；氧化除雜工序中ZnO的作用是____________，若不通入氧氣，其后果是________________。

（3）溶液中的Cd2+可用鋅粉除去，還原除雜工序中反應的離子方程式為_________________。

（4）電解硫酸鋅溶液制備單質鋅時，陰極的電極反應式為______________；沉積鋅后的電解液可返回_______工序繼續使用。

Answer 1

【答案】 ZnS+O2ZnO+SO2 PbSO4 調節溶液的pH 無法除去雜質Fe2+ Zn+Cd2+Zn2++Cd Zn2++2e－Zn 溶浸

【解析】分析：焙燒時硫元素轉化為SO2，然后用稀硫酸溶浸，生成硫酸鋅、硫酸亞鐵和硫酸鎘，二氧化硅與稀硫酸不反應轉化為濾渣，由于硫酸鉛不溶于水，因此濾渣1中還含有硫酸鉛。由于沉淀亞鐵離子的pH較大，需要將其氧化為鐵離子，通過控制pH得到氫氧化鐵沉淀；濾液中加入鋅粉置換出Cd，最后將濾液電解得到金屬鋅，據此將解答。

詳解：（1）由于閃鋅礦的主要成分是ZnS，因此焙燒過程中主要反應的化學方程式為2ZnS+3O22ZnO+2SO2。

（2）由于硫酸鉛不溶于水，因此濾渣1的主要成分除SiO2外還有PbSO4；要測定鐵離子，需要調節溶液的pH，又因為不能引入新雜質，所以需要利用氧化鋅調節pH，即氧化除雜工序中ZnO的作用是調節溶液的pH。根據表中數據可知沉淀亞鐵離子的pH較大，所以若不通入氧氣，其后果是無法除去雜質Fe2+。

（3）溶液中的Cd2+可用鋅粉除去，反應的離子方程式為Zn+Cd2+＝Zn2++Cd。

（4）電解硫酸鋅溶液制備單質鋅時，陰極發生得到電子的還原反應，因此陰極是鋅離子放電，則陰極的電極反應式為Zn2++2e－＝Zn；陽極是氫氧根放電，破壞水的電離平衡，產生氫離子，所以電解后還有硫酸產生，因此沉積鋅后的電解液可返回溶浸工序繼續使用。