Question

Zn、Fe及其化合物在生产生活中应用比较广泛。工业上利用锌焙砂(主要含ZnO、ZnFe₂O₄,还含有少量FeO和CuO等杂质)制取金属锌的工艺流程如下：

(1)为了提高酸浸效率，可采用的措施有___________________________________(任答两条)；

写出ZnFe₂O₄溶于酸的离子方程式____________________________________

(2)向净化Ⅰ操作中加入ZnO的目的___________________________________ 

(3)若净化后的溶液中Cu²⁺浓度为1×10^-12mol/L,则净化后溶液中Zn²⁺浓度为__________(已知：室温下K_sp(ZnS)=1.6×10^-24, K_sp(CuS)=6.4×10^-36)

(4)“电解”工艺制锌时Zn²⁺利用率较低，废液中有大 量的Zn²⁺ 残留。某化工厂拟采用改变酸锌比净化废液的方式来提高原料的利用率,降低成本。如图是工业生产中不同酸锌比时净化液利用率对电解时直流电耗能影响关系图。根据图分析，该工厂净化废液时的最佳酸锌比为______。

A. 5:1    B.6:1    C.7:1    D.10:1

(5)ZnFe₂O₄是一种性能优良的软磁材料，工业上常利用ZnFe₂(C₂O₄)₃·6H₂O隔绝空气加热分解制备，该晶体的热分解化学方程式为_______________________________________。测热分解后产品中ZnFe₂O₄的质量分数方法如下：取a克产品用H₂SO₄溶解后加入足量KI溶液充分反应，调溶液至弱酸性，再加入淀粉指示剂，用c mol/L Na₂S₂O₃标准溶液滴定，用去此标准溶液v mL时，刚好到达滴定终点，则此产品中ZnFe₂O₄的质量分数为____________(用a、c、v表示)。(已知：I₂+2S₂O₃^2－=2I^－+S₄O₆^2－)

Answer

粉碎、搅拌、升温、适当增大酸的浓度等 ZnFe2O4 + 8H+ = Zn2++ 2Fe3+ + 4H2O 调节pH，使Fe3+全部转化为Fe(OH)3除去 0.25mol/L C ZnFe2(C2O4)3·6H2OZnFe2O4 + 4CO↑+2CO2↑+6H2O

【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，用ZnO调节溶液的pH将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀。

(1) 酸浸时将锌焙砂粉碎，提高酸浸效率。为达到这一目的，还可采用的措施是增大酸的浓度或升高温度、搅拌等；ZnFe2O4溶于酸的离子方程式为：ZnFe2O4 + 8H+ = Zn2++ 2Fe3+ + 4H2O；

(2) 分离Zn2+和Fe3+的方法可用盐类水解原理通过调节pH的方法进行除杂，为防止引进杂质可用加ZnO粉末来调节溶液的pH，使Fe3+全部转化为Fe(OH)3沉淀除去；

(3)若净化后的溶液中Cu2+浓度为1×10-12mol/L，c（S2-）= Ksp(CuS)/ c（Cu2+）==6.4×10-24mol/L，则净化后溶液中Zn2+浓度为c（Zn2+）=Ksp(ZnS)/ c（S2-）= =0.25mol/L；

(4) 净化废液时的最佳酸锌比应该是净化液利用率高同时电解时直流电耗能低，从图中可知在酸锌比为7：1时最佳，答案选C；

(5) ZnFe2O4是一种性能优良的软磁材料，工业上常利用ZnFe2(C2O4)3·6H2O隔绝空气加热分解制备，该晶体的热分解化学方程式为ZnFe2(C2O4)3·6H2OZnFe2O4 + 4CO↑+2CO2↑+6H2O；

(6) 由ZnFe2O4+8H+=Zn2++2Fe3++4H2O、2Fe3++2I-=2Fe 2++I2 、 I2+2S2O32－=2I－+S4O62－可知：

ZnFe2O4 ~ 2 S2O32－

ω(ZnFe2O4)==