Question

普通立德粉（BaSO₄·ZnS）广泛用于工业生产中，可利用ZnSO₄和BaS共沉淀法制备。以粗氧化锌（含Zn、CuO、FeO等杂质）和BaSO₄为原料制备立德粉的流程如下：

（1）生产ZnSO₄的过程中，反应器Ⅰ要保持强制通风，原因是___。

（2）加入锌粉的主要目的是___（用离子方程式表示）。

（3）已知KMnO₄在酸性溶液中被还原为Mn²⁺，在弱酸性、弱碱性溶液中被还原为MnO₂，在碱性溶液中被还原为MnO₄^2-。据流程判断，加入KMnO₄时溶液的pH应调至___；

a．2.2~2.4        b．5.2~5.4        c．12.2~12.4

滤渣Ⅲ的成分为____。

（4）制备BaS时，按物质的量之比计算，BaSO₄和碳粉的投料比要大于1：2，目的是__；生产过程中会有少量氧气进入反应器Ⅳ，反应器Ⅳ中产生的尾气需用碱液吸收，原因是__。

（5）普通立德粉（BaSO₄·ZnS）中ZnS含量为29.4%，高品质银印级立德粉中ZnS含量为62.5%。在ZnSO₄、BaS、Na₂SO₄、Na₂S中选取三种试剂制备银印级立德粉，所选试剂为___，反应的化学方程式为__（已知BaSO₄相对分子质量为233，ZnS相对分子质量为97）。

Answer

反应中产生氢气，达一定浓度后易爆炸，出现危险，需要通风 Zn+Cu2+= Zn2++Cu b MnO2和Fe(OH)3 避免产生CO等有毒气体 尾气中含有的SO2等有毒气体 ZnSO4、BaS、Na2S 4 ZnSO4 + BaS + 3 Na2S = BaSO4·4ZnS + 3 Na2SO4

【解析】

分析流程中的相关反应：反应器Ⅰ中粗氧化锌中所含Zn、CuO、FeO与硫酸反应，不溶性杂质以滤渣Ⅰ的形式过滤分离；反应器Ⅱ中用Zn置换溶液中Cu2+；反应器Ⅲ中用KMnO4氧化Fe2+，同时控制pH，在弱酸性、弱碱性环境中，产生MnO2和Fe(OH)3沉淀得到净化的ZnSO4溶液；反应器Ⅳ中 BaSO4 + 2C = BaS + 2CO2制备BaS；反应器Ⅴ用ZnSO4和BaS共沉淀制备立德粉。

⑴反应器Ⅰ中Zn与硫酸反应产生氢气，保持强制通风，避免氢气浓度过大而易发生爆炸，出现危险，故答案为反应中产生氢气，达一定浓度后易爆炸，出现危险，需要通风。

⑵反应器Ⅱ中用Zn置换溶液中Cu2+，其离子方程式为Cu2+，Zn+Cu2+= Zn2++Cu，故答案为Zn+Cu2+= Zn2++Cu。

⑶反应器Ⅲ除Fe2+，将亚铁离子氧化为铁离子以便除去，同时在弱酸性、弱碱性环境中KMnO4还原为MnO2，以滤渣形式分离，因此在弱酸性环境来氧化亚铁离子，利用铁离子水解变为沉淀，故答案为b；MnO2和Fe(OH)3。

4反应器Ⅳ中BaSO4 + 2C = BaS + 2CO2，BaSO4 + 4C = BaS + 4CO，投料比要大于1:2，避免产生CO等有毒气体；生产过程中会有少量氧气进入反应器Ⅳ，将BaS氧化产生SO2等有毒气体，因此有毒气体要除掉需用碱液吸收，故答案为避免产生CO等有毒气体；尾气中含有的SO2等有毒气体。

⑸已知BaSO4的相对分子质量为233，ZnS的相对分子质量为97，ZnS含量为29.4%，立德粉为BaSO4·ZnS；ZnS含量为62.5%，立德粉（BaSO4· 4ZnS），因此需要4mol ZnSO4和1mol BaS反应生成BaSO4·4ZnS，还需要3mol硫离子和将3mol硫酸根与另外的离子结合，因此还需要3mol Na2S参与反应，反应的化学方程式为：4 ZnSO4 + BaS + 3 Na2S = BaSO4·4ZnS + 3 Na2SO4，故答案为ZnSO4、BaS、Na2S；4 ZnSO4 + BaS + 3 Na2S = BaSO4·4ZnS + 3 Na2SO4。