专题3-5：副族元素-锌及其化合物(解析版)
系列三 副族金属
专题5 锌及其化合物
1．锌及其化合物“心连心”
2．金属锌的化学性质
（1）与空气中的水、CO 2、O 2反应：CO 2＋2O 2＋3H 2O ＋4Zn===ZnCO 3·3Zn(OH)2
（2）与大多数非金属反应：2Zn ＋O 2=====△2ZnO ，Zn ＋X 2=====△ZnX 2(X 为F 、Cl 、Br 、I)
（3）与酸、碱的反应：Zn ＋2HCl===ZnCl 2＋H 2↑，Zn ＋2H 2O ＋2NaOH===Na 2[Zn(OH)4]＋H 2↑或Zn ＋2NaOH===Na 2ZnO 2＋H 2↑
（4）与盐溶液的置换反应：Zn ＋Cu 2＋===Cu ＋Zn 2＋
3．氧化锌——两性氧化物
ZnO ＋2HCl===ZnCl 2＋H 2O
ZnO ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2[Zn(OH)4]或ZnO ＋2NaOH===Na 2ZnO 2＋H 2O
4．氢氧化锌——两性氢氧化物
（1）两性：Zn(OH)2＋2H ＋===Zn 2＋＋2H 2O ，Zn(OH)2＋2OH －===[Zn(OH)4]2－或Zn(OH)2＋2OH －===ZnO 2－2＋2H 2O
（2）受热分解：Zn(OH)2=====△ZnO ＋H 2O
（3）制法：Zn 2＋＋[Zn(OH)4]2－===2Zn(OH)2↓或Zn 2＋＋ZnO 2－2＋2H 2O===2Zn(OH)2↓
5．锌盐
（1）ZnSO 4
△与可溶性钡盐反应：ZnSO4＋BaCl2===ZnCl2＋BaSO4↓
△与强碱溶液反应
ZnSO4溶液中加入少量NaOH溶液：：Zn2＋＋2OH－===Zn(OH)2↓
ZnSO4溶液中加足量NaOH溶液：Zn2＋＋4OH－===[Zn(OH)4]2－或Zn2＋＋4OH－===ZnO2－2＋2H2O
△与Na2[Zn(OH)4]或Na2ZnO2反应生成Zn(OH)2沉淀。
（2）Na2[Zn(OH)4]或Na2ZnO2
△与少量盐酸反应：
Na2[Zn(OH)4]＋2HCl===Zn(OH)2↓＋2NaCl＋2H2O或Na2ZnO2＋2HCl===Zn(OH)2↓＋2NaCl
△与足量盐酸反应：
Na2[Zn(OH)4]＋4HCl===ZnCl2＋2NaCl＋4H2O或Na2ZnO2＋4HCl===ZnCl2＋2NaCl＋2H2O
△与少量CO2反应：
Na2[Zn(OH)4]＋CO2===Zn(OH)2↓＋Na2CO3＋H2O或Na2ZnO2＋CO2＋H2O===Zn(OH)2↓＋Na2CO3
△与足量CO2反应：
Na2[Zn(OH)4]＋2CO2===Zn(OH)2↓＋2NaHCO3或Na2ZnO2＋2H2O＋2CO2===Zn(OH)2↓＋2NaHCO3
△与可溶性锌盐发生相互促进的水解反应，生成Zn(OH)2沉淀。
【习题1】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。某硫化锌精矿的主要成分为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。
（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___________操作。
（3）浸出液“净化”过程中加入的主要物质为锌粉，其作用是_____________ _____，反应的离子方程式为。
（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。
（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”中发生的主要反应的离子方程式为_____ ___。
（6）硫化锌精矿（ZnS）遇到硫酸铜溶液可慢慢地转变为铜蓝（CuS）。请用简短的语言解释该反应发生的原理。
（7）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。（注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，倭铅是指金属锌）
【答案】
（1）ZnO；
（2）浸出；
（3）置换出Fe等；Zn+Fe2+=Zn2++Fe；
（4）O2；
（5）2ZnS+4H++O2=2Zn2++2S↓+2H2O；
（6）在一定条件下，溶解度小的矿物可以转化为溶解度更小的矿物（或在相同条件下，由于K SP(CuS)小于K SP(ZnS)，故反应可以发生）。
（7）ZnCO3+2C Zn+3CO↑
【解析】
（1）含锌矿的主要成分是ZnS，与空气中氧气发生氧化还原反应，则焙砂的主要成分为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；
（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，从而除去Fe，反应的离子方程式为Zn+Fe2+=Zn2++Fe；
（4）电解沉积过程中，是电解ZnSO4，阴极锌离子放电生成锌，阳极发生氧化反应，产物为O2；
（5）“氧压酸浸”法顾名思义，可知反应物中含有H+和O2，可以获得非金属单质S，写出化学方程式为：
2ZnS+4H++O2=2Zn2++2S↓+2H2O；
（6）根据沉淀的转化原理可知，在一定条件下，溶解度小的矿物可以转化为溶解度更小的矿物，所以硫化锌精矿(ZnS)遇到硫酸铜溶液可慢慢地转变为铜蓝(CuS)；
（7）根据题目描述可知反应物为ZnCO3和C，产物含有Zn，则化学方程式为ZnCO3+2C Zn+3CO↑。
【习题2】废弃物的综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn 总含量约为99%)回收Cu并制备ZnO 的部分实验过程如下：
（1）△铜帽溶解时加入H 2 O 2 的目的是_____ _______(用化学方程式表示)。△铜帽溶解完全后，需将溶液中过量的H2O2 除去。除去H 2 O 2 的简便方法是_____ ______。
（2）为确定加入锌灰(主要成分为Zn、ZnO，杂质为铁及其氧化物)的量，实验中需测定除去H 2 O 2 后溶液中Cu 2 ＋的含量。
实验操作为：准确量取一定体积的含有Cu 2 ＋的溶液于带塞锥形瓶中，加适量水稀释，调节溶液pH=3~4，
加入过量的KI，用Na2S2O3 标准溶液滴定至终点。上述过程中反应的离子方程式如下：摇摇2Cu2＋+4I－=2CuI(白色)↓+I2 2S2O32 －+I 2 =2I－+S4O62 －
△滴定选用的指示剂为，滴定终点观察到的现象为___ ________。
△若滴定前溶液中的H 2 O 2 没有除尽，所测定的Cu 2＋含量将会_________ __ (填“偏高”、“偏低”或“不变”)。
（3）已知pH>11 时Zn(OH) 2 能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH) 4 ] 2-。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH 按金属离子浓度为1. 0 molL -1 计算)。
实验中可选用的试剂：30%H2O2 、1. 0 molL -1 HNO3 、1. 0 molL -1 NaOH。由除去铜的滤液制备ZnO 的实验步骤依次为：△ _______ ____；△ _______ ____；△过滤；△____ _______；△过滤、洗涤、干燥；△900△煅烧。
【答案】
（1）Cu＋H2O2＋H2SO4=CuSO4＋2H2O 加热(至沸)
（2）①淀粉溶液蓝色褪去②偏高
（3）①向滤液中加入适量30% H2O2，使其充分反应△滴加1.0 molL -1 NaOH，调节溶液pH 约为5(或3.2≤pH<5.9)，使Fe 3 ＋沉淀完全△滤液中滴加1. 0 molL -1 NaOH，调节溶液pH 约为10(或8. 9≤pH≤11)，使Zn 2 ＋沉淀完全
【解析】
（1）目标反应可由已知的两个反应相加得到，反应热也有对应法则求得；该反应类似于复分解或盐的水解，但生成的气体是甲烷；
（2）稀有气体如果不是反应物，一般作保护区，防止金属被氧化；氢气的计算可理解为原储氢材料中存储的氢全部放出，另外金属材料再与酸反应也生成氢气，则可计算出生成52molH2。由于Al的衍射强度较低，即铝参与了反应，所以铝是主要产生氢气的物质。
（3）铝是负极是材料，参与负极反应，铝失去电子并与介质中氢氧根离子反应生成偏铝酸根离子，正极氧化银得到电子生成银。
【习题3】锌和铝都是活泼金属，其氢氧化物既能溶于强酸，又能溶于强碱。但是氢氧化铝不溶于氨水，而氢氧化锌能溶于氨水，生成配合物离子[Zn（NH3）4]2+。
回答下列问题：
（1）单质铝溶于氢氧化钠溶液后，溶液中铝元素的存在形式为（用化学式表示）。
（2）写出锌和氢氧化钠溶液反应的化学方程式。
（3）下列各组中的两种溶液，用相互滴加的实验方法即可鉴别的是。
△ 硫酸铝和氢氧化钠△ 硫酸铝和氨水△ 硫酸锌和氢氧化钠△ 硫酸锌和氨水
（4）写出可溶性铝盐与氨水反应的离子方程式。
试解释在实验室不适宜用可溶性锌盐与氨水反应制备氢氧化锌的原因。
【答案】
（1）[Al(OH)4]－
（2）Zn＋2NaOH＋2H2O===Na2[Zn(OH)4]＋H2↑
（3）△△△
（4）Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4＋
可溶性锌盐与氨水反应产生的Zn(OH)2可溶于过量的氨水中并生成[Zn(NH3)4]2＋，且氨水的用量不易控制【解析】
（1）单质铝和氢氧化钠溶液反应应该生成偏铝酸钠（四羟基合铝酸钠）和氢气，所以铝元素的存在形式为AlO2-[或Al（OH）4-]。
（2）根据题目的描述，可以得到锌和铝的化学性质相似，所以可以认为Zn和氢氧化钠溶液反应得到偏锌酸钠和氢气，方程式为Zn+2NaOH===Na2ZnO2+H2↑[或Zn + 2NaOH + 2H2O === Na2Zn（OH）4 + H2↑]。
（3）△向硫酸铝中滴加氢氧化钠开始有白色沉淀后消失，向氢氧化钠中滴加硫酸铝开始无现象（生成偏铝酸钠）后有白色沉淀（双水解出氢氧化铝），所以△可以鉴别。△硫酸铝和氨水互相滴加的现象都是白色沉淀，所以△无法鉴别。△硫酸锌的化学性质应该与硫酸铝相似，所以根据△的结果可以认为△可以鉴别。△向硫酸锌中滴加氨水开始有白色沉淀（氢氧化锌）后生成[Zn（NH3）4]2+消失，向氨水中滴加硫酸锌开始生成[Zn（NH3）4]2+无现象，所以△可以鉴别。答案为△△△。
（4）可溶性铝盐和氨水作用，生成氢氧化铝沉淀和铵盐，离子方程式为：Al3+ + 3NH3·H2O === Al（OH）3↓ + 3NH4+。实验室用可溶性锌盐与氨水反应制备氢氧化锌时，过量的氨水会与氢氧化锌生成[Zn（NH3）4]2+，所以该方法不适宜。
【习题4】锌元素是重要的金属元素，锌及其化合物在生活、生产中有广泛应用，回答下列问题：
（1）ZnO和Al2O3的化学性质相似，写出ZnO和NaOH溶液反应的离子方程式为_____________。
（2）闪锌矿(主要成分为ZnS)、软锰矿(主要成分为MnO2)与稀硫酸共热时可以析出单质硫，该反应的化学方程式为_________________________。
（3）火法炼锌时在鼓风炉中加热到1 100 ~ 1 300 △，发生反应△：
ZnO(s)+CO(g)= Zn(g)+CO2(g)ΔH=+198 mol?L-1。
△该反应的平衡常数表达式K=_________________。
△温度为T1时，反应△的平衡常数为K1，则同温下反应△：
12ZnO(s)+12CO(g)=12Zn(g)+12
CO 2(g)的平衡常数K 2=____________(用K 1表示)。 △某温度时反应△的平衡常数K=1.0 mol?L -1，起始时在容积固定的密闭鼓风炉中通入0.11 mol?L -1 CO(ZnO 足量)，达平衡时，CO 的浓度为_____________mol?L -1 。
（4）粗铜电解精炼的废电解液中常含有Zn 2+、Pb 2+，向废电解液中加入Na 2S 溶液，当有PbS 和ZnS 沉淀时，2+2+c(Zn )c(Pb )
=________________(已知：K sp (PbS)=3.4×-2810，K sp (ZnS)=1.6×-2410) 。用平衡移动原理解释PbS 难溶于水，却能溶于硝酸中_______________________________
【答案】
（1）ZnO+2OH ﹣═ZnO 22﹣+H 2O
（2）MnO 2+ZnS+2H 2SO 4═MnSO 4+ZnSO 4+S↓+2H 2O
（3）①2c(Zn)c(CO )c(CO)
③0.01 （4）4.7×310或817×410 PbS(s)Pb 2+(aq)+S 2-(aq)，加入硝酸后，S 离子被氧化，破坏了PbS 的溶解平衡，使平衡向溶解方向移动，故PbS 能溶于硝酸
【解析】
（1）ZnO 和Al 2O 3的化学性质相似，氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水，则ZnO 和NaOH 溶液
反应的离子方程式为ZnO+2OH ﹣＝ZnO 22﹣+H 2O 。
（2）闪锌矿(主要成分为ZnS)、软锰矿(主要成分为MnO 2)与稀硫酸共热时可以析出单质硫，反应中硫元素化合价从－2价升高到0价，失去2个电子，锰元素化合价从+4价降低到+2价得到2个电子，则根据电子得失守恒可知该反应的化学方程式为MnO 2+ZnS+2H 2SO 4＝MnSO 4+ZnSO 4+S↓+2H 2O 。
（3）△化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，因此该反应的平衡常数表达式K=c(Zn)·c(CO 2)/c(CO)。
△根据方程式可知K 2=c 1/2(Zn)·c 1/2(CO 2)/c 1/2(CO)
△ ZnO(s)+CO(g)＝Zn(g)+CO 2(g)
起始浓度 0.11 0 0
转化浓度 x x x
平衡浓度 0.11－x x x 则10.11x x x
?=- 解得x ＝0.1
所以达平衡时，CO 的浓度为0.01 mol?L -1。
（4）粗铜电解精炼的废电解液中常含有Zn 2+、Pb 2+，向废电解液中加入Na 2S 溶液，当有PbS 和ZnS 沉淀时，c(Zn 2+)/c(Pb 2+)＝c(Zn 2+)·c(SO 42－)/c(Pb 2+)·c(SO 4
2－)＝K sp (ZnS)/K sp (PbS)＝24281.6103.410--??≈4.7×10－3；根据溶解平衡PbS(s)Pb 2+(aq)+S 2-(aq)可知加入硝酸后，S 离子被氧化，破坏了PbS 的溶解平衡，使平衡向溶解方向移动，故PbS 能溶于硝酸。
【习题5】氧化锌为白色固体，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌[含有Fe(△)、Mn(△)、Ni(△)等杂质]的流程如下：
提示：在本实验条件下，Ni(△)不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是 MnO 2。回答下列问题：
（1）为加快步骤△的浸取速率，下列措施中无法达到目的是____________________(填字母)。
a ．将样品粉碎
b ．延长浸取时间
c ．充分搅拌
d ．适当增加硫酸浓度
e ．适当升高温度
（2）反应△中除掉的杂质离子是____________________(填离子符号)，发生反应的离子方程式为：
______________________________。
（3）加入高锰酸钾溶液前，若 pH 较低，对除杂的影响是_________________________。
（4）步骤△过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有_________________________。
（5）反应△中产物的成分可能是 ZnCO 3?xZn(OH)2。取干燥后的滤饼 11.2 g ，煅烧后可得到产品 8.1 g ，则 x ＝____________________（ZnCO 3、Zn(OH)2 的相对分子质量分别为：125、99）。
【答案】
（1）b
（2）2+Mn 、2+Fe -2++4222MnO +3Mn +2H O=5MnO +4H ↓、
-
2+-4223MnO +3Fe +5OH +2H O=MnO +3Fe(OH)↓↓
（3）若pH 较低，-
4MnO 的氧化性增强，还原产物就不是2MnO 沉淀而是2+Mn ，同时也不利于3Fe(OH)沉淀的生成
（4）镍
（5）1
【解析】
（1）a.将样品粉碎可以增大接触面积，加快反应进行，a 项正确；
b.延长浸取时间无法加快浸取速率，只能增大浸出率，b 项错误；
c.充分搅拌本质上可以起到增大接触面积的作用，因此也可以加快反应速率，c 项正确；
d.适当增加硫酸浓度相当于增大了反应物浓度，正反应速率加快，d 项正确；
e.适当升高温度也可以增大反应速率，e 项正确；答案选b ；
（2）根据分析反应△中除掉的是2+Mn 和2+Fe ，因此写出对应的反应方程式即可，分别为：-
2++4222MnO +3Mn +2H O=5MnO +4H ↓和-
2+-4223MnO +3Fe +5OH +2H O=MnO +3Fe(OH)↓↓；
（3）若溶液pH 较低，首先-
4MnO 的氧化性增强，还原产物就不是2MnO 沉淀而是2+Mn ，引入了新的杂
质，其次也不利于3Fe(OH)沉淀的生成；
（4）根据分析还有单质镍；
（5）一个自然的想法就是列二元一次方程来求解，设滤饼中有3ZnCO 共x mol ，2Zn(OH)共y mol ，首先
根据质量关系有：125x+99y=11.2g ，又因为二者的分解产物均为ZnO ，煅烧后的8.1g 其实就是8.1=0.1mol 81
的ZnO ，也就是说锌一共有0.1mol ，因此根据物质的量关系有x+y=0.1mol ，联立两个方程解出x=0.05mol 、y=0.05mol ，也就是说3ZnCO 和2Zn(OH)的物质的量为1:1，化学式中的x 自然为1。
【习题6】我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS ，含有SiO 2和少量FeS 、CdS 、PbS 杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：
相关金属离子[c 0(M n ＋)＝0.1 mol·L －1]形成氢氧化物沉淀的pH 范围如下：
回答下列问题：
（1）焙烧过程中主要反应的化学方程式为______________________________________。
（2）滤渣1的主要成分除SiO 2外还有____________________________________；氧化除杂工序中ZnO 的作用是__________________________________，若不通入氧气，其后果是__________________。
（3）溶液中的Cd 2＋可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为________________________。 （4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为_________________；沉积锌后的电解液可返回
_______________工序继续使用。
【答案】
（1）2ZnS＋3O2焙烧2ZnO＋2SO2
（2）PbSO4调节溶液的pH 无法除去杂质Fe2＋
（3）Cd2＋＋Zn===Cd＋Zn2＋
（4）Zn2＋＋2e－===Zn 溶浸
【解析】
（1）闪锌矿的主要成分ZnS在高温下易被氧气氧化，得到产物ZnO和SO2；
（2）PbS在高温下与氧气反应生成PbO与SO2，PbO与酸反应生成难溶于酸的PbSO4，故滤渣1中还有PbSO4；由金属离子形成氢氧化物沉淀的pH可知，需要将Fe2+转化为Fe3+，生成Fe（OH）3沉淀除去，故加入ZnO与溶液中的H+反应，调节溶液pH来沉淀Fe3+；若不通入氧气，则无法将Fe2+转化为Fe3+，完全沉淀Fe2+时Zn2+
也会被沉淀。
（3）Zn将Cd2+还原为Cd单质：Cd2＋＋Zn===Cd＋Zn2＋；
（4）电解硫酸锌溶液，阴极发生反应的是溶液中的Zn2＋，反应式为：Zn2++2e-=Zn；阳极发生反应的物质为水电离出的OH-，极反应：2H2O-4e-=O2+4H+，反应后电解液中剩余离子为氢离子和硫酸根，故可循环参与过程中的溶浸。
【习题7】以炼锌烟尘（主要成份为ZnO，含少量CuO和FeO）为原料，可以制取氯化锌和金属锌。
△、制取氯化锌主要工艺如下：
已知：Zn及化合物的性质与Al及化合物的性质相似，pH＞11时Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2-。下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L－1计算)。
（1）加入H2O2溶液发生反应的离子方程式为。
（2）流程图中，为了降低溶液的酸度，试剂X可以是（选填序号：a．ZnO；b．Zn(OH)2；c．Zn2(OH)2CO3；d．ZnSO4）；pH应调整到。
（3）氯化锌能催化乳酸（）生成丙交酯（C6H8O4）和聚乳酸，丙交酯的结构简式为，聚乳酸的结构简式为。
△、制取金属锌采用碱溶解{ZnO(s)+2NaOH(aq)+H2O(l)=Na2[Zn(OH)4](aq)}，然后电解浸取液。
（4）以石墨作电极电解时，阳极产生的气体为；阴极的电极反应为。
（5）炼锌烟尘采用碱溶，而不采用酸溶后电解，主要原因是。
【答案】
（1）2Fe2+＋H2O2＋2H+ = 2Fe3+＋2H2O
（2）abc ；3.2 ≤ pH＜5.2(或：约为4)
（3）；（或：）
（4）O2（或氧气）；[Zn(OH)4]2－＋2e－=Zn＋4OH－
（5）氧化铜、氧化亚铁不溶于碱溶液中
【解析】
炼锌烟尘（主要成份为ZnO，含少量CuO和FeO）加盐酸溶解，形成氯化锌、氯化铜、氯化亚铁的溶液，
加锌粉置换出Cu，过滤，滤液中含有锌离子和亚铁离子，加过氧化氢氧化，把亚铁离子氧化为铁离子，加ZnO （或氢氧化锌等）调节PH，铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过滤除去沉淀，得到氯化锌溶液。
（1）加过氧化氢将亚铁离子氧化为铁离子，反应的离子方程式为：2Fe2+＋H2O2＋2H+ = 2Fe3+＋2H2O；（2）调节pH时要消耗氢离子，但是不能引入杂质，ZnO、Zn(OH)2、Zn2(OH)2CO3均与氢离子反应生成锌离子，消耗氢离子的同时不引人杂质，ZnSO4不能与氢离子反应，所以不能调节pH，答案选abc；调节pH使铁离子转化为沉淀，而锌离子不沉淀，由表中数据可知pH≥3.2时，铁离子完全沉淀，而锌离子开始沉淀的pH为5.2，所以要调节pH为3.2≤pH＜5.2；
（3）分子中含有-COOH和-OH，两分子的乳酸分子间发生酯化反应，反应产物为
；分子间发生缩聚反应生成聚乳酸和水，聚乳酸的结构简式为：
；
（4）石墨作电极电解时，阳极氢氧根离子失电子，阳极反应为：4OH--4e-═2H2O+O2↑，所以阳极产生的气体是O2；阴极上[Zn（OH）4]2-得电子生成Zn，则阴极的电极方程式为：[Zn（OH）4]2-+2e-=Zn+4OH-。（5）ZnO 能溶于强碱溶液，CuO和FeO不溶于碱溶液，酸溶液与ZnO、CuO、FeO均能反应，所以炼锌烟尘采用碱溶，而不采用酸溶后电解。
【习题8】工业上利用锌焙砂（主要含ZnO、ZnFe2O4，还含有少量FeO、CuO等氧化物杂质）制取金属锌的流程如图所示。
（1）提高酸浸效率的措施为_________________________________（任答一条即可）；酸浸时H+与难溶固体ZnFe2O4反应的离子方程式为___________________。
（2）净化△中H2O2参与反应的离子方程式为____________________________；X可选择的试剂为______（写
化学式）。净化△中Y为_____________（写化学式）。
（3）电解法制备锌的装置如图甲所示：
则电解槽中盛有的电解质溶液为______________________________（填字母）。
a．ZnCl2溶液b．Zn(NO3)2溶液c．ZnSO4溶液
根据图甲中的数据，可求得电解过程中电流的有效利用率为_______________。
（4）使用含有[Zn(OH)4]2-的强碱性电镀液进行镀锌防腐蚀，可得到细致的光滑镀层，电镀时阴极电极反应式_____________________。以锌为负极，采用牺牲阳极法防止铁闸的腐蚀，图乙中锌块的固定位置最好应在_____处（填字母）。
【答案】
（1）增大硫酸的浓度（或升高温度，或减小锌焙砂颗粒大小，或空气搅拌等）
ZnFe2O4+8H+=Zn2++2Fe3++4H2O
（2）H2O2+2Fe2++2H+═2Fe3++2H2O ZnO Cu
（3）c75%
（4）[Zn(OH)4]2-+2e-=Zn+4OH-C
【解析】
（1）提高酸浸效率就是加快反应速率，措施有增大硫酸的浓度、升高温度、减小锌焙砂颗粒大小等。H+与难溶固体ZnFe2O4反应的离子方程式为：ZnFe2O4+8H+=Zn2++2Fe3++4H2O。
（2）由于有FeO、CuO等氧化物杂质，所以酸浸后溶液中有Fe2+、Cu2+，根据流程铁以Fe(OH)3的形式沉
淀，故Fe2+要被氧化，H2O2做氧化剂，反应的离子方程式为：H2O2+2Fe2++2H+═2Fe3++2H2O，溶液显酸性Fe3+不能转变为Fe(OH)3，故加入X来调节溶液的酸碱性，为了不引入新的杂质最好加入ZnO或Zn（OH）2，净化△后溶液中还有Cu2+杂质，加入Zn可以置换出Cu，故Y是Cu。
（3）根据产生的H2、O2知道是溶液中的H+、OH-先放电，根据离子的放电顺序知道电解质溶液应该为ZnSO4溶液；根据4OH——4e—═ O2 ↑+ 2H2O,生成2mol的O2失去的电子为8mol，又根据：2H+ + 2e—═H2 ↑ ,生成1mol 的H2得到的电子为2mol，实际用于生成Zn的电子为8-2=6mol，故利用率为75% 。
（4）用[Zn(OH)4]2-的强碱性电镀液进行镀锌，知道Zn元素由+2价变为0价，发生还原反应，故在阴极上反应，电极反应为：[Zn(OH)4]2-+2e-=Zn+4OH-，用Zn来保护铁，根据图示，安装在铁腐蚀最严重的地方效果最好，所以安在C区。
【习题9】利用废旧镀锌铁皮可制备磁性Fe3O4胶体粒子并得到副产物ZnO。制备流程如图所示：(已知ZnO 能溶于强碱)
已知：Zn及其化合物的性质与Al及其化合物的性质相似。请回答下列问题：
（1）用NaOH溶液处理废旧镀锌铁皮的目的是_____________________________（填字母）。
A 去除油污
B 溶解镀锌层
C 去除铁锈
D 钝化铁皮
（2）调节溶液A的pH可产生Zn(OH)2沉淀，为制得ZnO，后续操作步骤是抽滤
___________________________。
（3）加适量H2O2 目的是_____________________________ 溶液B制得Fe3O4胶体粒子的过程中，须持续通入N2，其原因是________________________________________。
（4）副产物ZnO常用于制备锌单质。我国早有炼锌技术的记载，明代宋应星著的《天工开物》中有“升炼
倭铅”的记载：“每炉甘石十斤，装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红冷定毁罐取出…即倭铅也。”该炼锌工艺过程涉及主要反应的化学方程式为_______________________，（注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，“倭铅”是指金属锌）。
（5）用重铬酸钾法(一种氧化还原滴定法)可测定产物Fe3O4中的二价铁含量。若需配制浓度为0.01 mol·L－1的K2Cr2O7标准溶液250 mL，应准确称取_______________g K2Cr2O7[保留4位有效数字，已知M r(K2Cr2O7)＝294]。配制该标准溶液时，下列仪器中用不到的有_______________（填编号）。
△电子天平△烧杯△量筒△玻璃棒△250 mL容量瓶△胶头滴管△移液管
（6）滴定操作中，如果滴定前装有K2Cr2O7标准溶液的滴定管尖嘴部分有气泡，而滴定结束后气泡消失，则测定结果将____________________________________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】
（1）AB
（2）洗涤、灼烧
（3）将部分亚铁离子氧化成铁离子防止Fe2＋被氧化
（4）ZnCO3＋2C 高温
Zn＋3CO↑
（5）0.7350 △△
（6）偏大
【解析】
（1）A．氢氧化钠溶液与油污反应生成高级脂肪酸盐，具有去除油污作用，A符合题意；
B．根据Zn及化合物的性质与Al及化合物的性质相似，Zn也能和氢氧化钠溶液反应，氢氧化钠溶液起到溶解镀锌层，B符合题意；
C．氢氧化钠和铁不反应，C不符合题意；
D．氢氧化钠不能钝化铁皮，故D不符合题意；答案为：AB；
（2）调节溶液A的pH可产生Zn(OH)2沉淀，抽滤就可以得到氢氧化锌沉淀，洗涤除去附着的离子，高温灼烧氢氧化锌分解得到ZnO；
（3）Fe3O4中有+3价铁，因此加适量H2O2目的是将部分亚铁离子氧化成铁离子，将亚铁离子和铁离子达到Fe3O4中+2价铁与+3价铁的比例关系，持续通入N2，主要防止Fe2+被氧化；故答案为：将部分亚铁离子氧化成铁离子；防止Fe2＋被氧化；
（4）该炼锌工艺参加反应的物质是煤炭饼和炉甘石(碳酸锌)，得到的物质是倭铅(金属锌)和CO，联想初中
所学高炉炼铁原理，则炼锌过程涉及主要反应的化学方程式为ZnCO3＋2C 高温
Zn＋3CO↑；
（5）m(K2Cr2O7)=0.01 mol·L-1×0.250 L×294 g·mol-1=0.7350 g，电子天平用于准确称量固体质量，烧杯用于溶解固体，玻璃棒用于搅拌和引流，容量瓶用于配制溶液，胶头滴管用于加水定容。用不到的仪器为量筒和移液管；故答案为：0.7350g；△△；
（6）如果滴定前装有K2Cr2O7标准溶液的滴定管尖嘴部分有气泡，滴定结束后气泡消失，这样就造成读出来的K2Cr2O7标准溶液体积偏大，测定结果将偏大。