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。

①ZnFe₂O₄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。

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

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

Answer

+3盐ZnFe2O4、CO24mol增大硫酸的浓度（或升高温度、空气搅拌等其他合理答案）Zn2+、Fe3+、Fe2+、Cu2+H2O2+2Fe2++2H+＝2Fe3++2H2O调节溶液的pH，促进Fe3+水解4OH-—4e-＝O2↑+2H2O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

【解析】将锌焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4，还含有少量FeO、CuO等氧化物杂质)酸浸，发生反应ZnFe2O4+8H+=Zn2++2Fe3++4H2O、ZnO+2H+=Zn2++H2O、FeO+2H+=Fe2++H2O、CuO+2H+=Cu2++H2O，向溶液中加入双氧水，发生反应 2Fe2++2H++H2O2=2 Fe3++2H2O，调节溶液的pH将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，调节溶液pH时不能引进新的杂质，可以用ZnO，所以X为ZnO，然后向溶液中加入Zn，发生反应Cu2++Zn=Zn2++Cu，然后过滤，所以Y中含有Cu，最后电解得到Zn；
(1)①ZnFe2O4中锌的化合价+2价，氧元素化合价-2价，结合化合价代数和为0计算得到Fe的化合价，+2+x×2+(-2)×4=0，x=+3，从物质分类角度说，物质是酸根离子和金属阳离子构成，所以ZnFe2O4属于盐；
②工业上利用反应ZnFe2(C2O4)3•6H2OZnFe2O4+2CO2↑+4CO↑+6H2O制备ZnFe2O4．反应过程中铁元素化合价+2价变化为+3价，碳元素化合价+3价变化为+4价好+2价，则氧化产物为：ZnFe2O4、CO2，每生成1mol ZnFe2O4，碳元素化合价+3价变化为+2价降低得到电子，每生成1mol ZnFe2O4，生成4molCO转移电子的物质的量是4mol；
(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，还可采用的措施是增大硫酸的浓度或升高温度、空气搅拌等，已知ZnFe2O4能溶于酸，则酸浸后溶液中存在的金属离子有，氧化锌溶解得到锌离子、氧化亚铁溶解得到亚铁离子、氧化铜溶解得到铜离子、ZnFe2O4能溶于酸得到铁离子，所以得到的金属离子有：Zn2+、Fe3+、Fe2+、Cu2+；
(3)净化Ⅰ中H2O2参与反应是双氧水具有氧化性，能将亚铁离子氧化为铁离子，离子方程式为：H2O2+2Fe2++2H+═2Fe3++2H2O，试剂X的作用是调节溶液PH，促进Fe3+水解生成氢氧化铁沉淀除去；
(4)由甲可知，为电解装置，C为阳极，发生4OH--4e-=O2↑+2H2O，Cu为阴极，发生Cu2++2e-=Cu，总反应为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，结合乙可知，转移4mol电子生成2molE，生成1molF；

①C为阳极，电极的电极反应式为：4OH--4e-=O2↑+2H2O；
②由总反应可知，Cu与水的物质的量相同，则E表示反应消耗水的物质的量，由电子与物质的物质的量的关系可知E表示反应生成锌的物质的量，也可以为生成硫酸的物质的量。

点睛：将锌焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4，还含有少量FeO、CuO等氧化物杂质)酸浸，发生反应ZnFe2O4+8H+=Zn2++2Fe3++4H2O、ZnO+2H+=Zn2++H2O、FeO+2H+=Fe2++H2O、CuO+2H+=Cu2++H2O，向溶液中加入双氧水，发生反应2Fe2++2H++H2O2=2 Fe3++2H2O，调节溶液的pH将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，调节溶液pH时不能引进新的杂质，可以用ZnO，所以X为ZnO，然后向溶液中加入Zn，发生反应Cu2++Zn=Zn2++Cu，然后过滤，所以Y中含有Cu，最后电解得到Zn。