Question

（12分）工业上用闪锌矿（主要成分为ZnS，还含有CdS、Fe₂O₃等杂质）为原料生产ZnSO₄·7H₂O的工艺流程如下：（已知Cd的金属活动性介于Zn和Fe之间）

（1）从滤渣A中可获得一种淡黄色非金属单质的副产品，其化学式为               。

（2）浸取时Fe₂(SO₄)₃与ZnS发生反应的化学方程式为                              。

（3）除铁过程控制溶液的pH在5.4左右，该反应的离子方程式为                         。

该过程在空气入口处设计了一个类似淋浴喷头的装

置，其目的是                           。

（4）置换法除去重金属离子Cd²⁺，所用物质C为     。

（5）取28.70 g ZnSO₄·7H₂O加热至不同温度，剩余固体的质量变化如图所示。

680℃时所得固体的化学式为          。

a．ZnO       b．Zn₃O(SO₄)₂     c．ZnSO₄    d．ZnSO₄·H₂O

Answer

（1）S

（2）Fe2(SO4)3 + ZnS ==== ZnSO4 + 2FeSO4 + S

（3）4Fe2+ + O2 + 6H2O ==== 4FeOOH + 8H+ 增大空气与溶液的接触面积，加快反应速率

（4）Zn （5）b

【解析】

试题分析：（1）闪锌矿组成元素中只有硫、氧两种非金属元素，氧气是无色非金属单质，硫黄是黄色非金属单质，则滤渣A的主要成分是S；（2）浸取时，金属硫化物中硫元素由—2升为0价，则金属硫化物是还原剂，由此推导出硫酸铁中铁元素由+3降为+2价，即硫酸铁是氧化剂；硫化锌与硫酸铁反应生成硫酸亚铁、硫酸锌、硫黄，根据最小公倍数法配平，则Fe2(SO4)3+ZnS=ZnSO4+2FeSO4+S↓；（3）浓缩结晶的母液含有饱和硫酸亚铁溶液，亚铁离子被氧化为FeOOH时，铁元素化合价由+2升为+3，则空气中氧气是氧化剂，氧元素由0降为—2价，根据电子、电荷、原子守恒原理配平，则该反应为4Fe2++O2+6H2O=4FeOOH+8H+；在空气入口处设计了一个类似淋浴喷头的装置，目的是增大空气与溶液的接触面积，加快反应速率；（4）根据置换反应原理，应选择比Cd活泼的金属，根据除杂原则，除去Cd2+的同时只能引入Zn2+，不能引入别的金属阳离子，因此物质C为锌（Zn）；（5）如图所示通过计算可知680℃时所得固体的化学式为：Zn3O(SO4)2

考点：考查了物质制备方案的流程分析和反应判断，实验流程信息应用