Question

明代《天工开物》记载了“火法”冶炼锌的方法：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内，…然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，…冷淀，毁罐取出，…，即倭铅也”，现代工业开发了用NH₃—NH₄Cl水溶液浸出氧化锌烟灰（主要成分为ZnO 、少量Pb、CuO和As₂O₃）制取高纯锌的工艺流程如图所示。

请回答下列问题：

（1）《天工开物》中炼锌的方法中“泥封”的目的是____________。

（2）滤渣1的主要成份分别是_______（填化学式），“过滤”用到的玻璃仪器是__________。

（3） “溶浸”时，氧化铜参与反应的相关离子方程式是________；“溶浸”时可以适当升高温度，但不宜过高，其原因是________________。

（4） “氧化除杂”的目的是将AsCl₅^2-转化为As₂O₅胶体，再经吸附聚沉除去，溶液始终接近中性，该反应的离子方程式是_____________________。

（5） “电解”含 [Zn(NH₃)₄]²⁺的溶液，阴极放电的电极反应式是_________。阳极区产生一种无色无味的气体，将其通入滴有KSCN的FeCl₂溶液中，无明显现象，该气体是_______（写化学式）。

Answer

防止得到的锌被氧化 Pb 烧杯、漏斗、玻璃棒 CuO+2NH3+2NH4+=[Cu(NH3)4]2++H2O或CuO+2NH3∙H2O +2NH4+=[Cu(NH3)4]2++3H2O 避免氨水的分解与挥发 2AsCl52-+2H2O2+6 NH3·H2O=As2O5(胶体)+10Cl-+6 NH4++5H2O或2AsCl52-+2H2O2+6NH3+H2O=As2O5(胶体)+10Cl-+6NH4+ [Zn(NH3)4]2++2e-= Zn+4NH3↑ N2

【解析】

“火法”冶炼锌时采用泥封，从锌的活泼型考虑，是为了隔绝空气。由流程可知，氧化锌烟灰加入氨水、氯化铵进行溶浸，溶浸后氧化锌烟灰中ZnO 、少量Pb、CuO和As2O3分别以Zn(NH3)42+、Cu(NH3)42+、AsCl52-的形式存在，滤渣1为Pb，加入过氧化氢，AsCl52-转化为As2O5胶体吸附聚沉除去，过滤后加入锌粉还原，可除去[Cu(NH3)4]2+等，滤液主要含有[Zn(NH3)4]2+，电解可生成高纯度锌，以此解答该题。

(1). “火法”冶炼锌时，由于锌是比较活泼的金属，“泥封”的目的是防止锌被氧化，

故答案为：防止得到的锌被氧化；

(2).由以上分析可知滤渣1为Pb， “过滤”用到的玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒，

故答案为：Pb；烧杯、漏斗、玻璃棒；

(3). “溶浸”时，氧化铜加入氨水和氯化铵时，将氧化铜转化为[Cu(NH3)4]2+，反应的离子方程式为：CuO+2NH3+2NH4+=[Cu(NH3)4]2++H2O或CuO+2NH3∙H2O +2NH4+=[Cu(NH3)4]2++3H2O；温度太高时，氨水易分解和挥发，所以温度不宜过高，可避免氨水的分解和挥发，

故答案为：CuO+2NH3+2NH4+=[Cu(NH3)4]2++H2O或CuO+2NH3∙H2O +2NH4+=[Cu(NH3)4]2++3H2O；避免氨水的分解与挥发；

(4). “氧化除杂”中，AsCl52−转化为As2O5胶体吸附聚沉除去，反应的离子方程式为2AsCl52-+2H2O2+6 NH3·H2O=As2O5(胶体)+10Cl-+6 NH4++5H2O或2AsCl52-+2H2O2+6NH3+H2O=As2O5(胶体)+10Cl-+6NH4+

故答案为：2AsCl52-+2H2O2+6 NH3·H2O=As2O5(胶体)+10Cl-+6 NH4++5H2O或2AsCl52-+2H2O2+6NH3+H2O=As2O5(胶体)+10Cl-+6NH4+；

(5). “电解”时Zn(NH3) 42+在阴极放电，发生还原反应生成锌，电极反应式为：[Zn(NH3)4]2++2e-= Zn+4NH3↑，阳极区放出一种无色无味的气体，将其通入滴有KSCN的FeCl2溶液中，无明显现象，说明气体没有氧化性，该气体是氮气，

故答案为：[Zn(NH3)4]2++2e-= Zn+4NH3↑；N2。