Question

（16分）工业上利用锌焙砂（主要含ZnO、ZnFe₂O₄，还含有少量FeO、CuO等氧化物杂质）制取金属锌的流程如图所示。

（1）提高酸浸效率的措施为_________________________________（任答一条即可）；酸浸时H⁺与难溶固体ZnFe₂O₄反应的离子方程式为___________________。

（2）净化Ⅰ中H₂O₂参与反应的离子方程式为____________________________；X可选择的试剂为______（写化学式）。净化Ⅱ中Y为_____________（写化学式）。

（3）电解法制备锌的装置如图甲所示：

则电解槽中盛有的电解质溶液为______（填字母）。

a．ZnCl₂溶液         b．Zn(NO₃)₂溶液         c．ZnSO₄溶液

根据图甲中的数据，可求得电解过程中电流的有效利用率为_________。

（4）使用含有[Zn(OH)₄]^2-的强碱性电镀液进行镀锌防腐蚀，可得到细致的光滑镀层，电镀时阴极电极反应式_____________________。以锌为负极，采用牺牲阳极法防止铁闸的腐蚀，图乙中锌块的固定位置最好应在_____处（填字母）。

Answer

（1）增大硫酸的浓度（2分，合理即给分）（或升高温度，或减小锌焙砂颗粒大小，或空气搅拌等）

ZnFe2O4+8H+=Zn2+ +2Fe3+ +4H2O（2分） （2）H2O2+2Fe2++2H+═2Fe3++2H2O（2分） ZnO（2分，合 理即给分） Cu（1分）（3）c（2分） 75%（2分）（4）[Zn(OH)4]2-+2e-=Zn+4OH-（2分） C（1分）

【解析】

试题分析：（1）提高酸浸效率就是加快反应速率，措施有增大硫酸的浓度、升高温度、减小锌焙砂颗粒大小等。H+与难溶固体ZnFe2O4反应的离子方程式为：ZnFe2O4+8H+=Zn2+ +2Fe3+ +4H2O。（2）由于有FeO、CuO等氧化物杂质，所以酸浸后溶液中有Fe2+、 Cu2+，根据流程铁以Fe(OH)3的形式沉淀，故Fe2+要被氧化，H2O2做氧化剂，反应的离子方程式为：H2O2+2Fe2++2H+═2Fe3++2H2O，溶液显酸性Fe3+不能转变为Fe(OH)3，故加入X来调节溶液的酸碱性，为了不引入新的杂质最好加入ZnO或Zn（OH）2，净化Ⅰ后溶液中还有Cu2+杂质，加入Zn可以置换出Cu，故Y是Cu。（3）根据产生的H2、O2知道是溶液中的H+、OH-先放电，根据离子的放电顺序知道电解质溶液应该为ZnSO4溶液 ；根据4OH——4e—═ O2 ↑+ 2H2O,生成2mol的O2失去的电子为8mol，又根据：2H+ + 2e—═H2 ↑ ,生成1mol的H2 得到的电子为2mol，实际用于生成Zn的电子为8-2=6mol，故利用率为75% 。（4）用[Zn(OH)4]2-的强碱性电镀液进行镀锌，知道Zn元素由+2价变为0价，发生还原反应，故在阴极上反应，电极反应为：[Zn(OH)4]2-+2e-=Zn+4OH-，用Zn来保护铁，根据图示，安装在铁腐蚀最严重的地方效果最好，所以安在C区。

考点：化工流程题的额解题思维、离子方程式的书写、电解池的工作原理、电极反应的书写和金属的防护。