Question

【題目】以煉鋅廠的煙道灰(主要成分為ZnO，另含少量Fe2O3、CuO、SiO2、MnO等)為原料可生產草酸鋅晶體(ZnC2O4·2H2O)。

有關氫氧化物開始沉淀和沉淀完全的pH如下表：

氫氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Cu(OH)2	Zn(OH)2
開始沉淀的pH	1.5	6.5	4.2	5.4
沉淀完全的pH	3.3	9.7	6.7	8.2

請問答下列問題：

（1）濾渣B的主要成分為________ 。

（2）除錳過程中產生MnO(OH)2沉淀的離子方程式為________。

（3）①除鐵(部分Cu2＋可能被除去)時加入ZnO控制反應液pH的范圍為___________。

②上述流程中除鐵與除銅的順序不能顛倒，否則除鐵率會減小，其原因是________。

（4）若沉淀過程采用Na2C2O4代替草酸銨晶體生產草酸鋅，合理的加料方式是________。

（5）將草酸鋅晶體加熱分解可得到一種納米材料。加熱過程中固體殘留率隨溫度的變化如圖所示，300 ℃～460 ℃范圍內，發生反應的化學方程式為________。

Answer 1

【答案】Fe(OH)3 Mn2＋＋H2O2＋H2O===MnO(OH)2↓＋2H＋ 3.3～5.4 先加入ZnS會將Fe3＋還原為Fe2＋，使鐵元素難以除去 在攪拌下，將Na2C2O4緩慢加入到ZnCl2溶液中 ZnC2O4ZnO＋CO↑＋CO2↑

【解析】

分析題給流程和信息知煙道灰（主要成分為ZnO，另含少量Fe2O3、CuO、SiO2、MnO等）加入鹽酸酸浸發生反應：ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O、6HCl+Fe2O3=2FeCl3+3H2O、CuO+2HCl=CuCl2+H2O、MnO+2HCl=MnCl2+H2O，過濾，濾渣A為SiO2，濾液為氯化鋅、氯化鐵、氯化銅和二氯化錳的混合液，向濾液中加入H2O2，二氯化錳與H2O2發生氧化還原反應生成MnO(OH)2沉淀，過濾，除去錳元素；加入ZnO調節pH＞3.3，Fe3＋轉化為氫氧化鐵沉淀而除去，然后加入ZnS固體，發生反應：Cu2++ZnS=Zn2＋+CuS，除去Cu2＋，最后向濾液中加入草酸銨得草酸鋅晶體，據此答題。

（1）根據流程圖可知，“除鐵”過程中加入ZnO調節pH＞3.3，Fe3＋轉化為氫氧化鐵沉淀而除去，所以濾渣B的主要成分為Fe(OH)3，

故答案為：Fe(OH)3。

（2）根據流程圖提供的信息，由酸浸進入除錳步驟時，錳元素的存在形式是Mn2+，再加入氧化劑H2O2發生氧化還原反應生成MnO(OH)2沉淀，利用化合價升降法結合原子守恒、電荷守恒配平，離子方程式為Mn2+＋H2O2＋H2O=MnO(OH)2↓＋2H+，故答案為：Mn2+＋H2O2＋H2O=MnO(OH)2↓＋2H+。

（3）①除鐵（部分Cu2+可能被除去）時Zn2＋不能生成沉淀，分析表中數據知加入ZnO控制反應液pH的范圍為3.3～5.4，故答案為：3.3～5.4。

②除鐵與除銅的順序不能顛倒，否則除鐵率會減小，其原因是先加入ZnS會將Fe3＋還原為Fe2＋，使鐵元素難以除去，故答案為：先加入ZnS會將Fe3＋還原為Fe2＋，使鐵元素難以除去。

（4）若沉淀過程采用Na2C2O4代替(NH4)2C2O4生產草酸鋅晶體，合理的加料方式是在攪拌下，將Na2C2O4緩慢加入到ZnCl2溶液中，故答案為：在攪拌下，將Na2C2O4緩慢加入到ZnCl2溶液中。

（5）ZnC2O4·2H2O晶體中ZnC2O4的百分含量為153/189×100%=80.95%，ZnO的百分含量為81/189×100%=42.86%，分析草酸鋅晶體加熱分解的熱重曲線知A點固體為ZnC2O4，B點固體為ZnO，則300℃~460℃范圍內發生反應的化學方程式為ZnC2O4ZnO+CO↑+CO2↑，故答案為：ZnC2O4ZnO+CO↑+CO2↑。