Question

【題目】普通立德粉（BaSO4·ZnS）廣泛用于工業生產中，可利用ZnSO4和BaS共沉淀法制備。以粗氧化鋅（含Zn、CuO、FeO等雜質）和BaSO4為原料制備立德粉的流程如下：

（1）生產ZnSO4的過程中，反應器Ⅰ要保持強制通風，原因是___。

（2）加入鋅粉的主要目的是___（用離子方程式表示）。

（3）已知KMnO4在酸性溶液中被還原為Mn2+，在弱酸性、弱堿性溶液中被還原為MnO2，在堿性溶液中被還原為MnO42-。據流程判斷，加入KMnO4時溶液的pH應調至___；

a．2.2~2.4 b．5.2~5.4 c．12.2~12.4

濾渣Ⅲ的成分為____。

（4）制備BaS時，按物質的量之比計算，BaSO4和碳粉的投料比要大于1：2，目的是__；生產過程中會有少量氧氣進入反應器Ⅳ，反應器Ⅳ中產生的尾氣需用堿液吸收，原因是__。

（5）普通立德粉（BaSO4·ZnS）中ZnS含量為29.4%，高品質銀印級立德粉中ZnS含量為62.5%。在ZnSO4、BaS、Na2SO4、Na2S中選取三種試劑制備銀印級立德粉，所選試劑為___，反應的化學方程式為__（已知BaSO4相對分子質量為233，ZnS相對分子質量為97）。

Answer 1

【答案】反應中產生氫氣，達一定濃度后易爆炸，出現危險，需要通風 Zn+Cu2+= Zn2++Cu b MnO2和Fe(OH)3 避免產生CO等有毒氣體 尾氣中含有的SO2等有毒氣體 ZnSO4、BaS、Na2S 4 ZnSO4 + BaS + 3 Na2S = BaSO4·4ZnS + 3 Na2SO4

【解析】

分析流程中的相關反應：反應器Ⅰ中粗氧化鋅中所含Zn、CuO、FeO與硫酸反應，不溶性雜質以濾渣Ⅰ的形式過濾分離；反應器Ⅱ中用Zn置換溶液中Cu2+；反應器Ⅲ中用KMnO4氧化Fe2+，同時控制pH，在弱酸性、弱堿性環境中，產生MnO2和Fe(OH)3沉淀得到凈化的ZnSO4溶液；反應器Ⅳ中 BaSO4 + 2C = BaS + 2CO2制備BaS；反應器Ⅴ用ZnSO4和BaS共沉淀制備立德粉。

⑴反應器Ⅰ中Zn與硫酸反應產生氫氣，保持強制通風，避免氫氣濃度過大而易發生爆炸，出現危險，故答案為反應中產生氫氣，達一定濃度后易爆炸，出現危險，需要通風。

⑵反應器Ⅱ中用Zn置換溶液中Cu2+，其離子方程式為Cu2+，Zn+Cu2+= Zn2++Cu，故答案為Zn+Cu2+= Zn2++Cu。

⑶反應器Ⅲ除Fe2+，將亞鐵離子氧化為鐵離子以便除去，同時在弱酸性、弱堿性環境中KMnO4還原為MnO2，以濾渣形式分離，因此在弱酸性環境來氧化亞鐵離子，利用鐵離子水解變為沉淀，故答案為b；MnO2和Fe(OH)3。

4反應器Ⅳ中BaSO4 + 2C = BaS + 2CO2，BaSO4 + 4C = BaS + 4CO，投料比要大于1:2，避免產生CO等有毒氣體；生產過程中會有少量氧氣進入反應器Ⅳ，將BaS氧化產生SO2等有毒氣體，因此有毒氣體要除掉需用堿液吸收，故答案為避免產生CO等有毒氣體；尾氣中含有的SO2等有毒氣體。

⑸已知BaSO4的相對分子質量為233，ZnS的相對分子質量為97，ZnS含量為29.4%，立德粉為BaSO4·ZnS；ZnS含量為62.5%，立德粉（BaSO4· 4ZnS），因此需要4mol ZnSO4和1mol BaS反應生成BaSO4·4ZnS，還需要3mol硫離子和將3mol硫酸根與另外的離子結合，因此還需要3mol Na2S參與反應，反應的化學方程式為：4 ZnSO4 + BaS + 3 Na2S = BaSO4·4ZnS + 3 Na2SO4，故答案為ZnSO4、BaS、Na2S；4 ZnSO4 + BaS + 3 Na2S = BaSO4·4ZnS + 3 Na2SO4。