Question

工业上利用锌焙砂（主要含ZnO、ZnFe₂O₄，还含有少量FeO、CuO等杂质）制取金属锌的工艺流程如下：回答下列问题：

（1）ZnFe₂O₄是一种性能优良的软磁材料，也是一种催化剂，能催化烯类有机物氧化脱氢等反应。

① ZnFe₂O₄中Fe的化合价是___________，从物质分类角度说，ZnFe₂O₄属于__________（填“酸”、“碱”或“盐”）。

② 工业上利用反应ZnFe₂(C₂O₄)₃·6H₂OZnFe₂O₄+2CO₂↑+4CO↑+6H₂O制备ZnFe₂O₄。该反应中氧化产物是_________（填化学式），每生成1mol ZnFe₂O₄，转移电子的物质的量是___________。

（2）酸浸时要将锌焙砂粉碎，其目的是提高酸浸效率。为达到这一目的，还可采用的措施是___________（任答一条）；已知ZnFe₂O₄能溶于酸，则酸浸后溶液中存在的金属离子有______________。

（3）净化Ⅰ中H₂O₂参与反应的离子方程式为_______________；试剂X的作用是___________。

（4）钢铁镀锌是钢铁防护的一种有效方法。按图甲装置进行模拟铁上镀锌的实验，实验结果如图乙所示。乙中横坐标x表示电路中通过电子的物质的量，纵坐标y表示反应物或生成物的物质的量。

① C电极的电极反应式为______________________________。

② E可以表示的量是_________________________（任写一种）。

Answer

（1）①+3；盐② ZnFe2O4、CO2（2分）；4mol

（2）增大硫酸的浓度（或升高温度、空气搅拌等其他合理答案）（1分）；Zn2+、Fe3+、Fe2+、Cu2+（2分）

（3）H2O2+2Fe2++2H+＝2Fe3++2H2O（2分）；调节溶液的pH，促进Fe3+水解（1分）

（4）① 4OH-—4e-＝O2↑+2H2O（2分）② 消耗水的物质的量、生成硫酸的物质的量、生成Zn的物质的量等任写一种（1分）

【解析】

试题分析：（1）①设ZnFe2O4中Fe的化合价为x，+2+2x+4*（-2）=0，解得x=+3，在物质分类的角度，ZnFe2O4属于盐。②ZnFe2(C2O4)3·6H2O发生自身氧化还原反应，氧化产物是ZnFe2O4、CO2，，生成一个ZnFe2O4转移4个电子，所以每生成1mol ZnFe2O4，转移电子是4mol

（2）增大反应物浓度、升高温度、增大反应物接触面积等都可以加快反应速率，所以可以采用增大硫酸的浓度（或升高温度或减小锌焙砂颗粒大小或空气搅拌等）加快反应速率；酸浸，发生反应ZnFe2O4+8H+=Zn2++2Fe3++4H2O、ZnO+2H+=Zn2++H2O、FeO+2H+=Fe2++H2O、CuO+2H+=Cu2++H2O,所以酸浸后存在的离子有Zn2+、Fe3+、Fe2+、Cu2+；

（3）双氧水具有氧化性，能将亚铁离子氧化为铁离子，离子方程式为H2O2 + 2Fe2+ + 2H+ = 2Fe3+ + 2H2O,通过以上分析知，X为ZnO;其作用为调节溶液的pH，促进Fe3+水解

(4)由甲可以知道,为电解装置,C为阳极,发生4OH-—4e-＝O2↑+2H2O,Fe为阴极,E可以表示消耗水的物质的量、生成硫酸的物质的量、生成Zn的物质的量

考点：物质的分离和提纯