Question

锌是一种过渡金属，外观呈现银白色，在现代工业中对于电池制造上有不可磨灭的地位。现代炼锌的方法可分为火法和湿法两大类．硫酸铅是生产锌的副产品。

（1）火法炼锌是将闪锌矿（主要含ZnS）通过浮选、焙烧使它转化为氧化锌，再把氧化锌和焦炭混合，在鼓风炉中加热至1473-1573K，使锌蒸馏出来。将闪锌矿焙烧使它转化为氧化锌的主要化学反应方程式为。

（2）某含锌矿的主要成分为ZnS（还含少量FeS等其他成分），以其为原料冶炼锌的工艺流程如图所示：

回答下列问题：

①焙烧过程中产生的含尘烟气可净化制酸，该酸可用于后续的_______操作。

②浸出液“净化”过程中加入的主要物质为锌粉，其作用是。

③改进的锌冶炼工艺，采用了“氧压酸浸”的全湿法流程，既省略了易导致空气污染的焙烧过程，又可获得一种有工业价值的非金属单质。“氧压酸浸”中发生的主要反应的离子方程式为________

（3）工业冶炼锌的过程中，会产生铅浮渣（主要成分是PbO、Pb，还含有少量Ag、Zn、CaO和其他不溶于硝酸的杂质），某科研小组研究利用铅浮渣生产硫酸铅的流程如下：

已知：25℃时，Ksp（CaSO₄）＝4.9×10^－5，KSP（PbSO4）＝1.6×10^－8。

①已知步骤Ⅰ有NO气体产生，浸出液中含量最多的阳离子是Pb^2＋。写出Pb参加反应的化学方程式_____________________。

②步骤Ⅰ需控制Pb的用量并使Pb稍有剩余，目的是使Ag留在浸出渣中，产品PbSO₄还需用Pb（NO₃）₂溶液多次洗涤，目的是除去附着在硫酸铅表面的微溶物硫酸钙。沉淀转化反应的离子方程式是___。

③母液中可循环利用的溶质的化学式是_____________（填一种物质）

（4）现向含Pb^2＋、Ca²⁺浓度均为0.10mol/L的混合溶液中滴加0.10mol/LSO₄^2-溶液.当Pb^2＋沉淀完全时，溶液中Ca²⁺浓度为mol/L

Answer

（1）2ZnS+3O22ZnO+2SO2

（2）①浸出②置换出Fe等，以达到净化的目的

③2ZnS+4H++O2=2Zn2++2S↓+2H2O

（3）①3Pb+8HNO3＝3Pb（NO3）2+2NO↑+4H2O

②CaSO4（s）+Pb2+（aq）=PbSO4（s）+Ca2+（aq）③HNO3（4）0.03

【解析】

试题分析：（1）由题中信息可知，闪锌矿（主要成分是ZnS）通过浮选焙烧使它转化为氧化锌，反应的化学方程式为2ZnS+3O22ZnO+2SO2；

（2）①ZnS在氧气燃烧发生氧化还原反应生成产物出来氧化锌外还有硫的氧化物，可转换为硫酸，用于后续的浸出操作；

②该含锌矿中还含有FeS等杂质，浸出操作后转化为亚铁离子，可加入锌粉除去亚铁离子，离子方程式：Zn+Fe2+=Zn2++Fe；

③“氧压酸浸”法顾名思义，可知反应物中含有H+和O2，可以获得非金属单质S，反应的化学方程式为2ZnS+4H++O2＝2Zn2++2S↓+2H2O；

（3）①根据题给信息硝酸把铅氧化成Pb2+，硝酸被还原成NO，故反应方程式为3Pb+8HNO3＝3Pb（NO3）2+2NO↑+4H2O；

②硫酸钙微溶，易沉淀在PbSO4表面，所以需用Pb（NO3）2溶液多次洗涤，除去CaSO4，反应的离子方程式为CaSO4（s）+Pb2+（aq）=PbSO4（s）+Ca2+（aq）；

③Pb（NO3）2溶液加硫酸后生成硫酸铅沉淀和硝酸，所以母液可循环利用于步骤I，即可循环利用的物质是HNO3；

（4）根据硫酸钙和硫酸铅的溶度积常数可知溶液中，所以当Pb2＋沉淀完全时，溶液中Ca2+浓度为。

【考点定位】本题为工艺流程题

【名师点晴】通过锌的炼制、金属的冶炼原理、电解原理及其应用，考查了化学方程式、离子方程式的书写及计算，物质分离提纯的方法，明确工艺流程及各种物质的性质是解题关键。解决本类题目的基本方法和步骤为：（1）从题干中获取有用信息，了解生产的产品。（2）然后整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。（3）分析流程中的每一步骤，从以下几个方面了解流程：①反应物是什么；②发生了什么反应；③该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。