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16.锌是一种应用广泛的金属,目前工业上主要采用“湿法”工艺冶炼锌.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)硫化锌精矿的焙烧在氧气气氛的沸腾炉中进行,所产生焙砂的主要成分的化学式为ZnO.
(2)焙烧过程中产生的含尘烟气可净化制酸,该酸可用于后续的浸出操作.
(3)浸出液“净化”过程中加入的主要物质为Zn粉,其作用是置换出Fe等.
(4)电解沉积过程中的阴极采用铝板,阳极采用Pb-Ag合金惰性电极,阳极逸出的气体是O2.
(5)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”中发生主要反应的离子方程式为2ZnS+4H++O2=2Zn2++2S↓+2H2O.
(6)我国古代曾采用“火法”工艺冶炼锌.明代宋应星著的《天工开物》中有关于“升炼倭铅”的记载:“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.”该炼锌工艺过程主要反应的化学方程式为ZnCO3+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Zn+3CO↑.(注:炉甘石的主要成分为碳酸锌,倭铅是指金属锌)

分析 硫化锌精矿的焙烧可生成ZnO、氧化铁等,含尘烟气含有含硫氧化物,可用于制备硫酸,浸出液加入硫酸可生成硫酸锌、硫酸铁,加入过量锌充分反应,可置换出铁,滤液中主要含有硫酸锌,经电解可得到锌和硫酸,电解液中含有硫酸,可循环利用,
(1)硫化锌精矿的焙烧在氧气气氛的沸腾炉中发生氧化还原反应,据此判断焙砂成分;
(2)焙烧生成的含硫氧化物可转换为硫酸;
(3)由题意知:该含锌矿中还含有FeS等杂质,通过浸出操作后转化为亚铁离子,可加入锌粉出去亚铁离子,从而出去Fe;
(4)电解沉积过程中的阴极采用铝板,阳极采用Pb-Ag合金惰性电极,电解质为硫酸锌,阳极发生氧化反应,以此判断阳极产物;
(5)硫化锌经过“氧压酸浸”反应生成二价锌离子、硫和水;
(6)碳酸锌与碳在高温下反应生成锌和一氧化碳,结合氧化还原反应得失电子守恒配平方程式.

解答 解:硫化锌精矿的焙烧可生成ZnO、氧化铁等,含尘烟气含有含硫氧化物,可用于制备硫酸,浸出液加入硫酸可生成硫酸锌、硫酸铁,加入过量锌充分反应,可置换出铁,滤液中主要含有硫酸锌,经电解可得到锌和硫酸,电解液中含有硫酸,可循环利用,
(1)硫化锌精矿的焙烧在氧气气氛的沸腾炉中发生氧化还原反应,生成氧化锌,焙砂的主要成分为ZnO,故答案为:ZnO;
(2)焙烧生成的含硫氧化物可转换为硫酸,用于后续的浸出操作,故答案为:浸出;
(3)该含锌矿中还含有FeS等杂质,浸出操作后转化为亚铁离子,可加入锌粉出去亚铁离子,从而出去Fe,故答案为:Zn粉;置换出Fe等;
(4)电解沉积过程中的阴极采用铝板,阳极采用Pb-Ag合金惰性电极,电解质为硫酸锌,阳极氢氧根离子放电,发生氧化反应生成氧气,故答案为:O2;
(5)硫化锌经过“氧压酸浸”反应生成二价锌离子、硫和水,化学方程式为:2ZnS+4H++O2=2Zn2++2S↓+2H2O,故答案为:2ZnS+4H++O2=2Zn2++2S↓+2H2O;
(6)碳酸锌与碳在高温下反应生成锌和一氧化碳,化学方程式为ZnCO3+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Zn+3CO↑,故答案为:ZnCO3+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Zn+3CO↑.

点评 本题以流程题的形成考查物质的分离、提纯,为高考成常见题型,侧重于学生的分析能力、实验能力的考查,注意把握物质的性质以及实验的原理,难度不大.

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