2020-2021备战高考化学二模试题分类汇编——铁及其化合物推断题综合含详细答案

2020-2021备战高考化学二模试题分类汇编——铁及其化合物推断题综合含详
细答案
一、铁及其化合物
1．某盐A是由三种元素组成的化合物，且有一种为常见金属元素，某研究小组按如下流程图探究其组成：
请回答：
(1)写出组成 A的三种元素符号______。

(2)混合气体B的组成成份______。

(3)写出图中由C转化为E的离子方程式______。

(4)检验E中阳离子的实验方案______。

(5)当A中金属元素以单质形式存在时，在潮湿空气中容易发生电化学腐蚀，写出负极的电极反应式______。

【答案】Fe、O、S SO2和SO3 Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O 取少量E溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液变为血红色，则说明E中阳离子为Fe3+ Fe-2eˉ=Fe2+
【解析】
【分析】
由红棕色固体溶于盐酸得到棕黄色溶液，可知C为氧化铁、E为氯化铁溶液，说明A中含
有铁元素和氧元素，1.6g氧化铁的物质的量为 1.6g
160g/mol
=0.01mol；由气体B与足量氯化钡溶液反应生成白色沉淀可知，白色沉淀D为硫酸钡、气体B中含有三氧化硫，由硫原子个数
守恒可知，三氧化硫的物质的量为 2.33g
233g/mol
=0.01mol，气体B的物质的量为
0.448 22.4/L
L mol
=0.02mol，由A是由三种元素组成的化合物可知，A中含有硫元素、气体B为二
氧化硫和三氧化硫的混合气体，二氧化硫的物质的量为（0.02—0.01）mol=0.01mol，m （SO3）+m（SO2）+m（Fe2O3）=0.01mol×80g/mol+0.01mol×64g/mol+1.6g=3.04g，说明A 中nFe）：n（S）：n（O）=1：1：4，则A为FeSO4。

【详解】
（1）由分析可知，A为FeSO4，含有的三种元素为Fe、O、S，故答案为：Fe、O、S；
（2）由分析可知，三氧化硫的物质的量为 2.33g
233g/mol
=0.01mol，气体B的物质的量为
0.448 22.4/L
L mol
=0.02mol，由A是由三种元素组成的化合物可知，A中含有硫元素、气体B为二氧化硫和三氧化硫的混合气体，故答案为：SO2和SO3；
（3）C为氧化铁、E为氯化铁溶液，氧化铁与盐酸反应生成氯化铁和水，反应的离子方程式为Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，故答案为：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O；
（3）E为氯化铁溶液，检验铁离子的实验方案为可取少量E溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液变为血红色，则说明E中阳离子为Fe3+，故答案为：取少量E溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液变为血红色，则说明E中阳离子为Fe3+；
（5）铁在潮湿空气中容易发生电化学腐蚀，铁做原电池的负极，失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，电极反应式为Fe-2eˉ=Fe2+，故答案为：Fe-2eˉ=Fe2+。

【点睛】
注意从质量守恒的角度判断A的化学式，把握二氧化硫的性质、铁离子检验为解答的关键。

2．现有金属单质A、B和气体甲、乙、丙及物质C、D、E、F、G，它们之间能发生如图反应（图中某些反应的产物及条件没有全部标出）
根据以上信息填空：
（1）写出下列物质的化学式：A______ G__________ ；
（2）纯净的气体甲在气体乙中燃烧的现象：______________________________________；（3）写出下列反应的离子方程式：反应①_________________________；反应
④____________________________；
【答案】 Na Fe(OH)3产生苍白色火焰，放出大量的热，出现白雾 2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑ 2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
【解析】金属A焰色反应为黄色，故A为金属Na；由反应①Na+H2O→气体甲+C，则甲为H2，C为NaOH；乙是黄绿色气体，则乙为Cl2；反应②：气体甲+气体乙→气体丙，即
H2+Cl2→HCl，则丙为HCl；红褐色沉淀G为Fe(OH)3；反应⑤：物质C+物质F→沉淀G，即NaOH+F→Fe(OH)3，可推断F中含有Fe3+；反应④：物质E+Cl2→物质F，则E中含有Fe2+；反应③：丙的水溶液D+金属B→物质E，可推断金属B为Fe，则E为FeCl2，F为FeCl3。

（1）根据上述分析可知A为Na；G为Fe(OH)3；
（2）气体甲为H2，气体乙为Cl2，氢气在氯气中燃烧的现象为：产生苍白色火焰，放出大量的热，出现白雾；
（3）反应①为钠和水的反应，离子方程式为：2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑；反应④为FeCl2与的反应，离子方程式为：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-。

3．某淡黄色固体A（仅含三种元素，式量小于160）可用于制药，为探究其组成和性质，设计并完成如下实验：
已知：①上述流程中所涉及的反应都充分进行。

②B 、C 、D 均为常见气体。

相同情况下气体B 的密度大气体C 。

③黑色固体E 溶于盐酸后滴加KSCN ，无明显现象，加适量氯水后，溶液变红。

请问答：
（1）写出气体B 的电子式__，固体A 的化学式是__。

（2）黑色固体E 与足量浓硝酸反应的离子反应方程式是__。

【答案】
FeC 2O 4 3FeO + 10H + + NO 3－ = NO + 3Fe 3+ + 5H 2O 【解析】
【分析】
B 、
C 、
D 均为常见气体说明D 单质为氧气，物质的量为1m 3.2g n=0.1mol M 32g mol
-==⋅，相同情况下气体B 的密度大气体C 则说明B 为二氧化碳，B 与过氧化钠反应，则C 为一氧化碳，气体物质的量为1
m V 8.96L n==0.4mol V 22.4L mol -=⋅由于生成0.1mol 氧气，根据2CO 2 + 2Na 2O 2 = 2Na 2CO 3 + O 2，因此二氧化碳的物质的量为0.2mol ，CO 物质的量为0.2mol ，黑色固体E 溶于盐酸后滴加KSCN ，无明显现象，说明无铁离子，加适量氯水后，溶液变红，说明原物质为FeO ，则m(FeO) = 28.8g−0.2mol×28 g∙mol −1− 0.2mol×44 g∙mol −1 = 14.4g ，则FeO 物质的量1
m 14.4g n=0.2mol M 71g mol -==⋅，因此n(Fe): n(C): n(O) = 0.2mol:(0.2mol+0.2mol):(0.2mol+0.2mol+0.2mol×2) =1:2:4，则化学式为FeC 2O 4。

【详解】
⑴气体B 为二氧化碳，其电子式
，根据上面分析得到固体A 的化学式是FeC 2O 4；
故答案为：；FeC 2O 4。

⑵黑色固体E 即FeO 与足量浓硝酸反应生成硝酸铁、一氧化氮和水，其离子反应方程式是3FeO + 10H + + NO 3－ = NO + 3Fe 3+ + 5H 2O ；故答案为：3FeO + 10H + + NO 3－ = NO + 3Fe 3+ + 5H 2O 。

4．利用如图可以从不同角度研究含铁物质的性质及其转化关系。

图中甲～己均含铁元素。

回答下列问题：
（1）K2FeO4常用作杀菌消毒剂，从铁元素化合价的角度分析是因其具有____性；下列关于乙的说法正确的是______(填标号)。

a．属于酸性氧化物，能与碱反应
b．属于碱性氧化物，能与酸反应
c．属于两性氧化物，既能与酸反应，又能与碱反应
（2）已知甲与稀硝酸反应的化学方程式为甲＋HNO3―→戊＋己＋NO↑＋H2O(方程式未配平)。

若产物中戊和己的物质的量之比为3∶1，则甲与HNO3的物质的量之比为____。

（3）戊与烧碱溶液反应生成丙，放置一段时间后丙转化为丁，丙转化为丁的化学方程式为______，现象为______。

【答案】氧化 b 1∶3 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色
【解析】
【分析】
根据图像可知，甲为铁；乙为氧化物且为+2价，为FeO；丙、丁为氢氧化物，分别为+2、+3价，分别为氢氧化亚铁、氢氧化铁。

【详解】
（1）K2FeO4中铁元素的化合价是＋6价，在反应中Fe元素能得电子表现强氧化性，常用作杀菌消毒剂。

根据图可知，铁元素的＋2价氧化物是FeO，属于碱性氧化物，能与酸反应生成盐和水。

（2）根据图可知，戊和己分别是铁元素的＋2价和＋3价盐，铁与硝酸反应生成的戊和己分别是Fe(NO3)2和Fe(NO3)3，HNO3在反应中被还原为NO，氮元素的化合价由＋5价降为＋2价；设反应生成Fe(NO3)3的物质的量为1 mol，则生成Fe(NO3)2的物质的量为3mol，则参加反应的Fe(甲)的物质的量为4mol，根据电子守恒可得3mol＋3mol×2＝n(NO)×3，n(NO)＝3mol；根据N原子守恒可知参加反应的n(HNO3)＝n(NO)＋n[Fe(NO3)2]×2＋n[Fe(NO3)3]×3＝12mol，则铁与HNO3的物质的量之比为4∶12＝1∶3。

(3)Fe(NO3)2与烧碱溶液反应生成Fe(OH)2(丙)，氢氧化亚铁与空气中的氧气氧化，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色的Fe(OH)3(丁)。

5．某化学小组欲探究铁及其化合物的氧化性和还原性，请回答下列问题：
（1）除胶头滴管外，你认为本实验必不可缺少的一种玻璃仪器是___。

（2）请帮他们完成以下实验报告：
实验目的：探究铁及其化合物的氧化性和还原性。

试剂：铁粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液、氯水、锌片。

实验记录（划斜线部分不必填写）：
实验结论：___。

（3）亚铁盐在溶液中易被氧化，如何检验亚铁盐溶液是否被氧化？（简述实验操作）___保存亚铁盐溶液时，应该如何防止亚铁盐被氧化：___。

（4）若直接向亚铁盐溶液中滴加烧碱溶液，往往得不到白色絮状Fe（OH）2沉淀，其原因为：___。

（用化学方程式表示）
【答案】试管 Cl2+2Fe2+=2Cl-+2Fe3+ Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+ Fe只有还原性，Fe3+只有氧化性，Fe2+既有氧化性，又有还原性取少许亚铁盐溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液显血红色则亚铁盐溶液已变质；若溶液不显血红色则亚铁盐溶液未变质在亚铁盐溶液中加入铁粉或铁钉 4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3
【解析】
【详解】
(1)探究铁及其化合物的氧化性和还原性，需要在试管中滴加试剂发生反应，则本实验必不可缺少的一种玻璃仪器是试管；
(2)①在FeCl2溶液中滴入适量氯水，生成氯化铁，离子反应为Cl2+2Fe2+=2Cl-+2Fe3+，Fe元素的化合价升高，则Fe2+具有还原性；
②FeCl2中Fe元素的化合价升高，则Fe2+具有氧化性；
③FeCl3中Fe元素的化合价降低，则Fe3+具有氧化性；
④在FeCl3溶液中加入铜片，反应生成氯化亚铁、氯化铜，离子反应为
Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+，FeCl3中Fe元素的化合价降低，则Fe3+具有氧化性，
则得到实验结论为Fe只有还原性，Fe3+只有氧化性，Fe2+既有氧化性，又有还原性；(3)亚铁盐被氧化生成铁盐，铁离子遇KSCN溶液变为红色，则检验亚铁盐溶液是否被氧化的实验操作为取少许亚铁盐溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液显血红色则亚铁盐溶液已变质；若溶液不显血红色则亚铁盐溶液未变质；保存亚铁盐溶液时，在亚铁盐溶液中加入铁粉或铁钉防止亚铁盐被氧化；
(4)直接向亚铁盐溶液中滴加烧碱溶液，往往得不到白色絮状Fe(OH)2沉淀，Fe(OH)2易被氧
化，发生4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。

【点睛】
直接向亚铁盐溶液中滴加烧碱溶液，往往得不到白色絮状Fe(OH)2沉淀，可以看到生成白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变成红褐色。

6．以下是与氧气性质有关的实验，回答相关问题。

（1）写出铜和氧气反应的化学方程式__。

（2）写出铁丝在氧气中燃烧的化学方程式__，该反应的实验现象为__。

（3）硫燃烧时瓶底盛少量水的作用是__，硫在氧气中燃烧比在空气中燃烧更剧烈的原因是因为___不同。

【答案】2Cu+O22CuO 3Fe+2O2Fe3O4剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色固体吸收生成的二氧化硫气体，防止污染空气氧气浓度
【解析】
【详解】
(1)该实验的原理是：铜粉与氧气反应生成氧化铜；发生反应的化学方程式为
2Cu+O2
2CuO；
(2)该铁丝在氧气中燃烧生成了四氧化三铁，该反应的化学方程式是：
3Fe+2O2点燃
Fe3O4 ；反应的实验现象是：剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体；
(3)由于二氧化硫是对大气有污染的气体，做硫在氧气燃烧的实验时瓶底盛放少量水的作用是：吸收二氧化硫防止污染空气；
硫在空气中燃烧产生淡蓝色火焰、在氧气中燃烧蓝紫色火焰，氧气中氧气的浓度比空气中氧气的浓度要大。

7．工业上采用硫铁矿焙烧的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2，不考虑其他杂质)制取绿矾(FeSO4·7H2O)，流程如图：
（1）滤渣Ⅰ的主要成分是___(填化学式)。

（2）还原时，试剂X若选用SO2，其反应后生成的阴离子是(填化学式)___。

（3）从还原后的溶液中得到产品，应进行的操作是___、___、过滤、洗涤、干燥。

（4）绿矾(FeSO4·7H2O)在医学上常用作补血剂。

某课外小组通过以下实验方法测定某补血剂中亚铁离子的含量。

步骤a：取10片补血剂样品除去糖衣、研磨、溶解、过滤，将滤液配成250.00mL溶液；步骤b：取上述溶液25.00mL于锥形瓶中，加入少量稀硫酸酸化后，逐渐滴加0.1000mol/L 的KMnO4溶液，至恰好完全反应，记录消耗的KMnO4溶液的体积(假定药品中其他成分不与KMnO4反应)，发生的反应为：MnO4-+5Fe2++8H+=5Fe3++Mn2++4H2O；
步骤c：重复“步骤b”2~3次，平均消耗KMnO4溶液20.00mL。

该补血剂中亚铁离子的含量为___mg/片。

【答案】SiO2 SO42-蒸发浓缩冷却结晶 56
【解析】
【分析】
硫铁矿焙烧的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2不考虑其他杂质)，混合物中加入足量硫酸，Fe2O3与酸反应生成的硫酸铁，SiO2不反应，过滤，滤渣Ⅰ为SiO2。

【详解】
(1) 硫铁矿焙烧的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2不考虑其他杂质)，混合物中加入足量硫酸，Fe2O3与酸反应生成的硫酸铁，SiO2不反应，过滤，滤渣Ⅰ为SiO2;
(2)在滤液中加入SO2将铁离子还原为亚铁离子，离子方程式为：2Fe3++ SO2+2H2O= SO42-+ 2Fe2++4H+,所以其反应后生成的阴离子是SO42-；
(3)从还原后的溶液中得到产品，应进行的操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；(4)由反应MnO4-+5Fe2++8H+=5Fe3++Mn2++4H2O可知存在关系：MnO4-～5Fe2+，根据平均消耗0.1000mol/L 的KMnO4溶液20.00mL，可求出消耗的KMnO4的物质的量为：
0.1000mol/L×20×10-3L=0.002mol，所以消耗的Fe2+的物质的量为：0.002mol×5=0.01mol，故该补血剂中每片的亚铁离子的含量为：(0.01mol ×56g/mol)/10=0.056g=56mg。

8．NH4HCO3的分解温度是 35℃。

以氯化钾和制取二氧化钛的副产品硫酸亚铁为原料生产铁红颜料和过二硫酸铵等，原料的综合利用率较高。

其主要流程如下：
（1）气体x是_________，反应 I 需控制反应温度低于35℃ , 其目的是_______。

（2）反应I的离子方程式为 ___________，FeCO3灼烧的反应方程式为 __________。

（3）各物质的溶解度曲线如图，晶体z是____，简述反应III发生的原因 ________，工业生产上常在反应III的过程中加入一定量的乙醇，其目的是_____________。

（4）反应IV 常用于生产(NH4)2S2O8 (过二硫酸铵）。

电解时均用惰性电极，气体y是
__________，阳极发生的电极反应可表示为_______________ 。

【答案】CO2或二氧化碳防止 NH4HCO3分解（或减少 Fe2＋的水解） Fe2++2HCO3-
=FeCO3↓+H2O+CO2↑ 4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2 K2SO4在相同温度下，K2SO4最先达到饱和或 K2SO4溶解度最小或 K2SO4溶解度比 KCl、(NH4)2SO4小或离子反应向生成溶解度更小的 K2SO4的方向进行，故先析出降低 K2SO4 的溶解度 H2 2SO42－-2e- = S2O82－或 2HSO4－-2e- = 2H++S2O82－
【解析】
【分析】
反应I是FeSO4与NH4HCO3反应生成FeCO3、H2O和CO2，过滤得到沉淀碳酸亚铁，碳酸亚铁在氧气中灼烧生成氧化铁和二氧化碳，滤液为硫酸铵和NH4HCO3，向滤液中加入稀硫酸反应生成硫酸铵，硫酸铵加入KCl发生复分解反应生成硫酸钾和氯化铵，电解硫酸铵得到过二硫酸铵。

【详解】
⑴根据分析得到气体x是CO2，根据题中信息NH4HCO3的分解温度是 35℃，因此反应I需控制反应温度低于35℃，其目的是防止NH4HCO3分解(或减少 Fe2＋的水解)；故答案为：CO2或二氧化碳；防止NH4HCO3分解(或减少 Fe2＋的水解)。

⑵反应I是 Fe2+与HCO3－反应生成FeCO3、H2O和CO2，其离子方程式为Fe2++2HCO3－= FeCO3↓+H2O+CO2↑，FeCO3灼烧与氧气反应生成氧化铁和二氧化碳，其反应方程式为
FeCO3+O2灼烧
2Fe2O3+4CO2；故答案为：Fe2++2HCO3－= FeCO3↓+H2O+CO2↑；FeCO3+O2
灼烧
2Fe2O3+4CO2。

⑶各物质的溶解度曲线如图，在相同温度下，K2SO4溶解度最小，离子反应向生成溶解度更小的K2SO4的方向进行，因此先析出晶体z是K2SO4，工业生产上常在反应III的过程中加入一定量的乙醇，其目的是降低 K2SO4 的溶解度；故答案为：K2SO4；在相同温度下，K2SO4最先达到饱和或 K2SO4溶解度最小或 K2SO4溶解度比 KCl、(NH4)2SO4小或离子反应向生成溶解
度更小的 K2SO4的方向进行，故先析出；降低 K2SO4的溶解度。

⑷反应IV常用于生产(NH4)2S2O8(过二硫酸铵)，反应IV是电解硫酸根或硫酸氢根生成(NH4)2S2O8，化合价升高，发生氧化反应，在阳极反应，因此阴极是氢离子得到电子生成氢气，故气体y是H2，阳极发生的电极反应可表示为2SO42−−2e－ = S2O82−或2HSO4－−2e－ =
2H++S2O82−；故答案为：H2；2SO42−−2e－ = S2O82−或2HSO4－−2e－ = 2H++S2O82−。

9．以赤铁矿(主要成分为60.0%Fe2O3，杂质为3.6%FeO，Al2O3，MnO2，CuO等)为原料制备高活性铁单质的主要生产流程如图所示：
已知部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如表所示：
沉淀物Fe(OH)3Al(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2
pH 3.4 5.29.7 6.7
请回答下列问题：
（1）含杂质的赤铁矿使用前要将其粉碎，目的是___。

操作Ⅰ的名称是___。

（2）将操作Ⅰ后所得的MnO2与KClO3、KOH溶液混合共热，可得到K2MnO4，此反应的化学方程式是____。

（3）将pH控制在3.6的目的是___。

已知25℃时，K sp[Cu(OH)2]=2×10-20，该温度下反应Cu2++2H 2O Cu(OH)2+2H+的平衡常数K=___。

（4）加入双氧水时反应的离子方程式为___。

（5）利用氨气在500℃以上分解得到的氮原子渗透到铁粉中可制备氮化铁(Fe x N y)，若消耗氨气17.0g，消耗赤铁矿石1kg，写出该反应完整的化学方程式：___。

【答案】增大固液接触面积，加快浸出反应速率，提高浸出率过滤 3MnO2＋6KOH＋KClO33K2MnO4＋KCl＋3H2O 使Fe3+全部沉淀下来而其他金属离子不形成沉淀 5.0×10-9 H2O2＋2Fe2+＋2H+=2Fe3+＋2H2O 16Fe＋2NH32Fe8N＋3H2
【解析】
【分析】
赤铁矿(主要成分为60.0%Fe2O3，杂质有3.6%FeO，Al2O3，MnO2，CuO等)加硫酸溶解，金属氧化物转化为金属阳离子，二氧化硅不溶，再加双氧水把亚铁离子还原为铁离子，调节PH=3.6生成氢氧化铁沉淀，过滤，灼烧氢氧化铁生成氧化铁，再用氢气还原得铁单质，以此解答该题。

【详解】
(1)含杂质的赤铁矿使用前要将其粉碎，可以增大固液接触面积，加快浸出反应速率，提高浸出率，通过操作Ⅰ将不溶的二氧化锰过滤掉；
(2)MnO2与KClO3、KOH溶液混合共热，可得到K2MnO4，锰元素化合价升高，则氯元素化
合价降低，产物有氯化钾，化学方程式为：3MnO 2+KClO 3+6KOH 3K 2MnO 4+KCl+3H 2O ；
(3)根据表中数据可知，为保证铁离子全部沉淀的PH 大于3.4，但为了不使其他金属离子沉淀，PH 不能太大；K sp [Cu(OH)2]=c(Cu 2+)×c 2(OH -)=2×10-20，c(H +)=()w K c OH -，反应
Cu 2++2H 2O ⇌Cu(OH)2+2H +的平衡常数K= ()()()()[]222w w 222sp 2
H K K K Cu(OH)c Cu c Cu c OH c +
++-==⋅=5×10-9； (4)双氧水氧化亚铁离子，发生反应的离子方程式为H 2O 2+2Fe 2++2H +=2Fe 3++2H 2O ；
(5)赤铁矿石1kg 含铁的物质的量为：100060%160⨯×2+1000 3.6%72
⨯=8mol ，氨气的物质的量为：17g 17g /mol
=1mol ，铁和氨气的物质的量之比是8:1，生成的氮化铁为Fe 8N ，根据质量守恒，则该反应为：16Fe+2NH 32Fe 8N+3H 2。

10．闪锌精矿(含有ZnS 、SiO 2和少量FeS 杂质)，钛白废液(含H 2SO 4约20%，还有少量Fe 2+、TiO 2+)。

利用钛白废液及闪锌精矿联合生产七水合硫酸锌流程简化如下：
回答下列问题：
(1)在焙烧过程中，产生了具有漂白性的气体和金属氧化物，其中气体是_________，滤渣X 的主要成分是_________________。

(2)氧化时，如果鼓入空气不足，其弊端是__________，生成H 2TiO 3的相关离子反应方程式为____________，从生产实际考虑，调pH 时，选择加入石灰乳而不是烧碱的原因是_________。

(3)常温下，滤液Y 中锌离子浓度约为6mol/L ，若K sp [Fe(OH)3]=4.0×10-38，
K sp [Zn(OH)2]=6.0×10-18。

据此分析，加入石灰乳调节的pH 应不超过________，此时溶液中还有的杂质阳离子为H +和__________。

(4)工业上，常用电解硫酸四氨合锌(II)溶液（含[Zn(NH 3)4]2+）制备单质锌，其阴极的电极反应式为__________。

【答案】SO 2（或二氧化硫） SiO 2（或二氧化硅） Fe 2＋氧化不完全，在调节pH 时不能除尽Fe 2＋ 2H 2O ＋TiO 2＋=H 2TiO 3↓＋2H ＋或TiO 2＋＋Ca(OH)2=H 2TiO 3＋Ca 2＋ Ca(OH)2来源广，价格便宜 5 Ca 2＋ [Zn(NH 3)4]2＋＋2e －=Zn ＋4NH 3
【解析】
【分析】
闪锌精矿焙烧过程中ZnS 和FeS 会与O 2反应，生成金属氧化物和SO 2，加入钛白废液，金
属氧化物会与钛白废液中的H 2SO 4反应，生成溶于水的硫酸盐。

过滤，不溶于酸的SiO 2被除去。

通过空气氧化Fe 2＋成Fe 3+，加入石灰乳调节pH ，以便转化为Fe(OH)3沉淀除去，TiO 2＋也转化为H 2TiO 3沉淀除去，过滤得到ZnSO 4溶液，最后得到ZnSO 4·7H 2O 。

【详解】
(1)由信息可知，焙烧过中发生反应：2ZnS ＋3O 2
2ZnO ＋2SO 2，4FeS ＋7O 2
2Fe 2O 3＋4SO 2，所以放出的气体是SO 2；由于ZnO 和Fe 2O 3均溶于硫酸，SiO 2不
溶于H 2SO 4，因此滤渣X 为SiO 2；
(2)通入空气的目的是为了将Fe 2＋氧化为Fe 3＋从而形成Fe(OH)3除去，如果空气不足，Fe 2＋没有被完全氧化，在调节pH 时，不能完全除去Fe 2＋；
加入石灰乳调节pH ，TiO 2＋转化为H 2TiO 3，分析化合价可知，Ti 的化合价没有发生变化，
根据原子守恒配平，则化学方程式为2H 2O ＋TiO 2＋=H 2TiO 3↓＋2H ＋或TiO 2＋＋Ca(OH)2=H 2TiO 3＋Ca 2＋；
生产实际考虑时，必须考虑原料的来源和价格，石灰乳Ca(OH)2来源广，价格便宜；
(3)调节pH 时，Fe 3＋要沉淀完全，而Zn 2＋不能沉淀，假设Fe 3＋沉淀完全的浓度为1×10－5mol·L －1，c (Fe 3＋)3c (OH －)= K sp [Fe(OH)3]=4.0×10-38，可求出c (OH －)=1.6×10－11mol·L －1；当Zn 2＋恰好沉淀时，c (Zn 2＋)2c (OH －)= K sp [Zn(OH)2]=6.0×10-18，c (Zn 2＋)=6mol/L ，可求出c (OH －)=10－9
mol·L －1，则c (OH －)不应超过10－9mol·L －1，可计算最大的pH 值，14
W 9K 10pH=-lg[]lg()=5(OH )10
c ---=-，因此pH 应不超过5； 加入石灰乳Ca(OH)2调节pH 时，生成的CaSO 4是微溶物，因此滤液中还会有Ca 2＋；
(4)根据信息，由[Zn(NH 3)4]2＋制备Zn ，在阴极，得电子发生还原反应，则电极反应为
[Zn(NH 3)4]2＋＋2e －=Zn ＋4NH 3。