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3-14 锌
1．单质
锌分族元素单质熔点、沸点低，不仅低于ⅠA 族，也低于ⅠB 族，汞(Hg)是唯一的液态金属
(在室温下)。汞能形成汞齐，汞的含量决定汞齐的状态。Mn、Fe、Ni 难与汞形成汞齐。
Zn 显两性，在潮湿空气中形成 3 Zn(OH )2⋅ZnC O3。可溶解在氨水中，而Al(OH)₃ 则不
能：
Cd 除了是碱性金属，其他性质都与 Zn 相似。
Zn 的制备：
2ZnS +3O2=2ZnO+2SO2↑
2C +O2=2CO
ZnO+CO══Zn+CO₂
2．化合物
（1）氧化物和硫化物
ZnO 呈两性，CdO 和 HgO 呈碱性。ZnS 可溶于0.3mol·L⁻¹|的盐酸，CdS 溶于浓盐酸，HgS
只能溶于王水或硫化物溶液中。ZnS·BaSO₄(锌钡白)可作白色颜料。
（2）锌的氯化物
ZnCl2是固体盐中溶解度最大的(283K，333 g ZnCl₂/100g H₂O)，ZnCl2溶于水发生水解：
ZnC l2+ H 2O = H [Zn(OH )C l2]
H[Zn(OH)Cl₂]具有显著的酸性，能溶解金属氧化物。所以在焊接时，用ZnCl2浓溶液可以消
除金属表面的氧化物。
【典例1】
【审题要点】
1．（2026·江苏扬州·一模）从氧化锌烟尘(主要含ZnO、
ZnS、FeOx、GeOx)中回收锌的部分流程如下
（1）酸浸氧化。向氧化锌烟尘样品中加入一定量
0.5mol·L-1H2SO4和MnO2。
①此过程ZnS 被转化为Zn2+和S，其离子方程式为
___________。
②元素浸出率与MnO2用量关系如图所示。
随着MnO2添加量大于4％，铁元素浸出率趋势变化的可能原
因是___________。
③从氧化剂利用率角度分析，不用H2O2代替MnO2的理由是
___________。
（2）沉锗。若用H2L 表示单宁酸，“沉锗”的反应原理可表
示为Ge4++3H2L
H2GeL3↓+4H+。在加入单宁酸前，应调
节溶液的最佳pH 为2.5，原因是___________。
（3）“沉锗”后的溶液经除杂浓缩可得ZnSO4溶液。
①测定ZnSO4溶液的浓度。准确量取5.00 mL ZnSO4溶液，加
水稀释至200 mL；取50.00 mL 稀释后溶液，调节溶液的
pH=10，用0.1000 mol·L-1EDTA(Na2H2Y)标准溶液滴定至
终点(滴定反应为Zn2++Y4-=ZnY2-)，平行滴定3 次，平均
消耗EDTA 标准溶液25.00 mL。计算ZnSO4溶液的物质
的量浓度___________(写出计算过程)。
②ZnSO4溶液经过惰性电极电解后，所得溶液可循环用于该流
程中的___________步骤。
原料与目标：氧化锌烟尘含 ZnO 、
ZnS、FeOₓ、GeOₓ，回收锌。
流程主线：酸浸氧化（H₂SO₄ + MnO₂）
→ 调节 pH 除铁 → 单宁酸沉锗 → 电
解 ZnSO₄ 得锌。
关键信息：浸出率与 MnO₂ 用量关系
图；沉锗反应 Ge⁴⁺ + 3H₂L ⇌ H₂GeL₃↓ +
4H⁺；滴定法测 ZnSO₄ 浓度。
问题类型：离子方程式、浸出率变化解
释、氧化剂选择、沉锗 pH 控制、滴定
计算、电解液循环。
【思路分析】
氧化还原浸出：MnO₂ 在酸性条件下氧化
ZnS，生成 Zn²⁺ 和 S，自身被还原为
Mn²⁺。离子方程式需配平电子转移。
铁的行为：MnO₂ 将 Fe²⁺ 氧化为 Fe³⁺，
但过量 MnO₂ 使 Fe³⁺ 水解生成 Fe(OH)₃
沉淀，导致浸出率下降。
氧化剂选择：H₂O₂ 在 Fe³⁺ 催化下易分
解，利用率低，故用 MnO₂ 更经济。
配合沉淀平衡：单宁酸（H₂L）与 Ge⁴⁺
形成配合物沉淀，pH 过低抑制沉淀生
成，pH 过高 Ge⁴⁺ 水解损失，需控制在
合适范围。
滴定计算：EDTA 与 Zn²⁺ 1:1 络合，根
据消耗体积和稀释倍数反算原液浓度。
电解与循环：电解 ZnSO₄ 溶液，阳极析
出 O₂ 和 H⁺，阴极析出 Zn，所得稀硫
酸可返回酸浸步骤。
【答案】（1）
随着
添加量增大，更多的
被氧化为
，反应
消耗
增多，
水解生成
，导致铁元素浸出率
下降 在
等金属离子的催化下，
易分解损
失，氧化剂利用率下降
（2）pH 过大，易生成
沉淀损失；pH 过小，抑制
H2GeL3沉淀生成
（3）
酸浸氧化
【解析】氧化锌烟尘(主要含ZnO、ZnS、FeOx、GeOx)加硫
酸、
酸浸氧化，生成
、
、S 以及铁、
锗的硫酸盐，再加入氧化锌调节pH，将铁元素转化为氢
氧化物沉淀除去，再利用单宁酸沉锗，获得ZnSO4溶液，
电解ZnSO4溶液获得锌单质。
（1）①ZnS 被
氧化为Zn2+和S，其离子方程式为
；
②随着MnO2添加量大于4％，铁元素浸出率趋势变化的可能
原因是随着
添加量增大，更多的
被氧化为
，反应消耗
增多，
水解生成
，导致铁元素
浸出率下降；
③从氧化剂利用率角度分析，不用H2O2代替MnO2的理由是
在
等金属离子的催化下，
易分解损失，氧化剂
利用率下降。
（2）在加入单宁酸前，应调节溶液的最佳pH 为2.5，原因是
pH 过大，易生成
沉淀损失；pH 过小，抑制
H2GeL3沉淀生成。
（3）①测定ZnSO4溶液的浓度。准确量取5.00 mL ZnSO4溶
液，加水稀释至200 mL；取50.00 mL 稀释后溶液，调节
溶液的pH=10，用0.1000 mol·L-1EDTA(Na2H2Y)标准溶液
滴定至终点(滴定反应为Zn2++Y4-=ZnY2-)，平行滴定3
次，平均消耗EDTA 标准溶液25.00 mL；
=
=
，故50.00 mL 稀释液中
，则200.00 mL 稀释液中
，故
；
②ZnSO4溶液经过惰性电极电解后，阴极
放电生成锌单
质，阳极水放电生成氧气和
，故所得溶液为硫酸溶
液，可循环用于该流程中的酸浸氧化。
【典例2】
【审题要点】
2．（2026·四川巴中·一模）以“湿法炼锌”的烟尘(主要成分
为ZnO、PbO、少量镉和铜的氧化物，同时存在少量
等杂质)为原料制备硫酸锌并回收镉的工艺流程如图所
示。
回答下列问题：
（1）“酸浸”时，ZnO 所发生反应的离子方程式为
_______。“酸浸渣”的主要成分为_______、_______(填
化学式)。
（2）“酸浸”时，在控制其他条件不变时，Zn 浸出率(%)随
的质量浓度(
)的变化关系如图所示。
①为提高Zn 浸出率，控制
的质量浓度范围为_______
。
②若“酸浸”选择更高浓度的硫酸，可能造成的后果是
原料与目标：烟尘含 ZnO、PbO、少量
镉铜氧化物及 SiO₂，制备 ZnSO₄ 并回
收镉。
流程主线：酸浸 → 硫化除铜 → 锌粉置
换除镉 → 蒸发结晶得 ZnSO₄。
关键信息：酸浸 Zn 浸出率与硫酸浓度
关系图；金属离子浓度与 pS（-lg[S²⁻]）
关系图；平衡常数计算。
问题类型：离子方程式、滤渣成分、最
佳浓度范围、酸度过高后果、平衡常数
计算、pS 范围控制、立德粉反应方程
式。
【思路分析】
酸浸选择性：ZnO 溶于酸，PbO 生成
PbSO₄ 沉淀，SiO₂ 不溶，滤渣为 PbSO₄
和 SiO₂。
浸出率优化：硫酸浓度过低浸出不完
全，过高可能使杂质（如 PbSO₄）包裹
锌矿物，降低浸出率，需选适宜浓度区
间。
硫化物沉淀分步：
利用 CuS 和 CdS 的 Ksp 差异，
通过控制 S²⁻ 浓度使 Cu²⁺ 优先沉
淀。
由关系图可求反应 Cu²⁺ + CdS ⇌
CuS + Cd²⁺ 的平衡常数 K =
Ksp(CdS)/Ksp(CuS)。
_______(答出一点即可)。
（3）“硫化除铜”时，溶液中金属离子
与
的关系如图所示。
①反应
的平衡常数为
_______。
②“硫化除铜”时，若溶液中
为
，为尽可能去
除
，可调节溶液中
_______
。
（4）立德粉是一种常见的白色涂料，可由硫酸锌溶液跟硫化
钡溶液混合制得，其反应的化学方程式为_______。
【答案】（1）
（2） 240-260 可能促进某些杂质（如
等）包
裹
，阻碍其溶解，降低浸出率（答案合理，答出一
点即可）
（3）
（4）
【解析】“湿法炼锌”的烟尘(主要成分为
、
、少量
镉和铜的氧化物，同时存在少量
等杂质)首先加硫酸
进行“酸浸”，此时
、少量镉、铜的氧化物溶解到
酸溶液中，生成对应的金属阳离子，
与硫酸反应生
成
难溶性沉淀，
不溶于酸，采取过滤操作，
、
作为硫浸渣滤出；加硫化钠除铜，反应
为：
，经过滤操作将硫化铜以硫化渣的
形式去除；加锌粉转换除镉，发生置换反应：
为保证 Cu²⁺ 除尽而 Cd²⁺ 不沉淀，
需调节 S²⁻ 浓度在两者沉淀完全所
需之间。
置换原理：锌粉还原 Cd²⁺ 为 Cd 单质，
利用金属活动性顺序。
复分解反应：ZnSO₄ 与 BaS 反应生成
BaSO₄ 和 ZnS 的混合沉淀（立德
粉）。
，过滤得海绵镉；同时获得硫酸锌的
溶液，经过一系列操作获得硫酸锌固体。
（1）
与硫酸反应生成可溶性锌盐，离子方程式为：
；由分析可知“酸浸渣”的主要成
分为
和
；
（2）①从图像可知，
的浸出率随硫酸质量浓度增大先升
高后趋于平缓，当
质量浓度在240∼260 g/L 时，
的浸出率达到最高且稳定；
②若酸浸的硫酸的质量浓度太高，可能促进某些杂质（如
等）包裹
，阻碍其溶解，降低浸出率；会使
后续中和和净化消耗更多的碱，增加生产成本；有可能造
成酸雾排放量增大，污染环境（答案合理，答出一点即
可）；
（3）①反应
的平衡常
数
；从图像取点：
：
，
，故
；
：
，
，故
，所以
；
②尽可能去除
同时，为避免
沉淀，需满足
，若
，代入相关数
值，得
；
（4）立德粉是一种常见的白色涂料，可由硫酸锌溶液跟硫化
钡溶液混合制得，其反应化学方程式为：
。
3．（25-26 高三上·江苏盐城·期中）
可用于制备碱式碳酸锌
、作电池材料和
回收砷。
（1）制备碱式碳酸锌
由锌精矿(主要含ZnS，少量FeS)制备碱式碳酸锌的过程如下：
①酸性条件下
氧化ZnS 的反应缓慢，常加入少量的
，加快锌的浸出速率，其原因是
___________。
②浸出液中
随氧分压的增大如图所示，氧分压在
下
降迅速，而
增大趋缓的原因是___________。
③已知：
，
。当离子浓度小于
时，认
为离子沉淀完全。调节溶液的
除铁，
·
，通过计算说明当溶液中刚析出
沉淀时
是否沉淀完全___________(写出计算过程)。
④“沉锌”得到碱式碳酸锌，该反应的离子方程式为___________。
（2）作电池材料
硫化锌是锂离子电池负极材料，充电后晶胞的组成如图所示。
的化学式为___________(x 和
用具
体数字表示)。
（3）回收砷
用ZnS 去除酸性废液中的三价砷，并回收生成的
沉淀。除砷率、溶液中砷含量随酸度变化如图。
酸度在
，除砷率随酸度的增加而减小的原因是___________。
【答案】（1）
作反应的催化剂或
氧化
中-2 价S，
将生成的
氧化成
，
循环反应 在
，随氧分压增大，
溶解度提高，
氧化速率增大，
迅速下降，
水解速率加快，
氧化速率与
水解沉淀速率相当，
浓度增
大趋缓
，
沉淀完全
（2）
（3）随酸度的增加，
增大，
和
反应生成
逸出，除砷率下降
【解析】①由锌精矿(主要含ZnS，少量FeS)制备碱式碳酸锌的过程如下，ZnS、FeS 在硫酸条件下与氧气
发生氧化还原反应，生成的S 过滤除去，
、
进入除铁后过滤掉滤渣
后
与
反应生成
。
【解析】（1）①酸性条件下
氧化ZnS 的反应缓慢，常加入少量的
，加快锌的浸出速率，其
原因是
作反应的催化剂或
氧化
中-2 价S，
将生成的
氧化成
，循环反
应。
②Ⅱ浸出液中
随氧分压的增大如图所示，氧分压在
下降迅速，而
增大趋缓的原因是：在
，随氧分压增大，
溶解度提高，
氧化速率增大，
迅速下降，
水解速率加快，
氧化速率与
水解沉淀速
率相当，
浓度增大趋缓。
③
，
，
，故
沉淀完全。
④“沉锌”由
与
反应得到碱式碳酸锌
，反应的离子方程式为
。
（2）根据均摊法可得
的个数为
，
或
的个数为7，设晶胞中有x 个
，有y 个
，则有x+y=7，由物质化合价为0 可得2x+y=8，可得x=1，y=6，故晶胞中原子个数表示的化学式
为
，按照题干中化学式S 的个数，可得化学式为
。
（3）用ZnS 去除酸性废液中的三价砷，并回收生成的
沉淀，酸度在
，除砷率随酸度
的增加而减小的原因是：随酸度的增加，
增大，
和
反应生成
逸出，除砷率下降。
2．（2026 高三·全国·专题练习）节约资源，减少重金属对环境的污染，一研究小组对某有色金属冶炼厂的
高氯烟道灰(主要含有
等)进行研究，设计如下工艺流程。实
现了铜和锌的分离回收。
已知某温度下：
，离子浓度小于等于
时
即为沉淀完全。
回答下列问题：
（1）“碱浸脱氯”使可溶性铜盐、锌盐转化为碱式碳酸盐沉淀。其中，铜盐发生反应的化学方程式为
_______。
（2）滤渣①中，除
外，主要还有_______。
（3）若溶液中
，“中和除杂”步骤，调控溶液pH 的取值范围_______。
（4）“深度脱氯”时，
的存在使锌粉还原产生的Cu 与
反应，生成能被空气氧化的CuCl 沉淀，反
应的离子方程式为_______。
（5）“电解分离”采用无隔膜电解槽，以石墨为阳极，铜为阴极。
①“电解分离”时，阴极产生大量气泡，说明铜、锌分离已完成，其理由是_______。
②“电解分离”时，阳极的电极反应式为_______。
【答案】（1）
或
（2）
（3）
（4）
（5） 放电顺序：
，阴极产生大量气泡，说明溶液中已经没有
因氧化性
弱于氢离子未参与反应，留在溶液中，实现铜、锌的分离
【解析】烟道灰(主要含有CuCl2、ZnCl2、CuO、ZnO、PbO、Fe2O3、SiO2等)先通过“碱浸脱氯”，使可溶
性铜盐、锌盐转化为碱式碳酸盐沉淀，即把CuCl2、ZnCl2转化为碱式碳酸盐沉淀；再用稀硫酸进行酸
浸，发生反应：
（硫酸铅是沉淀），碱式碳酸盐沉淀、CuO、ZnO、Fe2O3
转化为可溶性盐，SiO2不反应，除去
；“中和除杂”通过调节pH 值使
转化为氢氧化铁
沉淀而除去；“深度脱氯”时，
的存在使锌粉还原产生的Cu 与
反应，生成能被空气氧化的
CuCl 沉淀，发生的反应为
；“电解分离”时离子的放电顺序
在
之前，而
在
之后，产生大量气泡时，说明
开始放电，即
已经全部反应完，铜、锌分离
已完成；最后浓缩结晶可得到硫酸锌晶体；据此作答。
（1）“碱浸脱氯”使可溶性铜盐、锌盐转化为碱式碳酸盐沉淀，其中铜盐发生反应的化学方程式为
或
；
（2）依据分析，滤渣①中，除
外，主要还有
；
（3）“中和除杂”的目的是让
完全沉淀，即
，则
，即
；“中和除杂”步骤中不能让
沉淀，因为
，则
，即
；综上调
控溶液pH 的取值范围
；
（4）“深度脱氯”时，
的存在使锌粉还原产生的Cu 与
反应，生成能被空气氧化的CuCl 沉淀，反
应的离子方程式为
；
（5）①结合分析阴极放电顺序为
，阴极产生大量气泡，说明溶液中已经没有
，
因
氧化性弱于氢离子未参与反应，留在溶液中，实现铜、锌的分离；
②“电解分离”时，由于溶液经过"深度脱氯"步骤后
浓度已很低，阳极上
放电比
放电更易发
生，故电极反应式为
。
