Question

【題目】硫酸鋅可作為食品鋅強化劑的原料。工業上常用菱鋅礦生產硫酸鋅，菱鋅礦的主要成分是ZnCO3，并含少量的Fe2O3、FeCO3、MgO、CaO等，生產工藝流程示意如下：

(1)完成“氧化除鐵”步驟中反應的離子方程式：

（_________）Fe(OH)2＋（________）________＋（_________）______===（________）Fe(OH)3＋（_________）Cl－

(2)針鐵礦(Coethite)是以德國詩人歌德(Coethe)名字命名的，組成元素是Fe、O和H，相對分子質量為89，化學式是________。

(3)根據下表數據，調節“濾液2”的pH時，理論上可選用的最大區間為___。

	Mg(OH)2	Zn(OH)2	MgCO3	CaCO3
開始沉淀的pH	10.4	6.4	—	—
沉淀完全的pH	12.4	8.0	—	—
開始溶解的pH	—	10.5	—	—
Ksp mol3·L－3	5.6×10－12	—	6.8×10－10	2.8×10－9

(4)工業上從“濾液3”制取MgO過程中，合適的反應物是________(選填序號)。

a．大理石粉　b．石灰粉　c．純堿溶液　d．燒堿溶液

(5)分析圖中數據，菱鋅礦粉中ZnCO3的質量分數不低于________________。

Answer 1

【答案】21ClO－1H2O21FeO(OH)8.0≤pH<10.4b d×100%

【解析】

菱鋅礦的主要成分是ZnCO3，并含少量的Fe2O3、FeCO3、MgO、CaO等，加入過量濃鹽酸溶解，過濾除去不溶物，濾液中含有氯化鋅、氯化鐵、氯化亞鐵、氯化鎂、氯化鈣及為反應的HCl，加入漂白粉將二價鐵氧化為三價鐵，調節pH得到氫氧化鐵沉淀，過濾分離后，再調節濾液pH得到Zn(OH)2沉淀，且不能生成Mg(OH)2．氫氧化鋅用硫酸溶解，用Zn粉除去過量的硫酸，將溶液蒸發、結晶、過濾后洗滌并干燥得到晶體。

(1)流程中“氧化除鐵”是加入漂白粉，方程式后面產物中又有氯離子，可知氧化劑是ClO-，觀察方程式前后可以推出還要加入水分子，反應的離子方程式為：2Fe(OH)2+ClO-+H2O═2Fe(OH)3+Cl-，故答案為：2；1；ClO-；1；H2O；2；1；

(2)化學式量為89，組成元素是Fe、O、H，其中鐵的相對原子量為56，扣掉56剩下33，化學式中只能含有2個氧原子和1個氫原子，所以可能的組成為FeO(OH)，故答案為：FeO(OH)；

(3)調節濾液2的pH要想生成Zn(OH)2沉淀而不生成Mg(OH)2，必須知道Mg(OH)2開始沉淀時的pH、Zn(OH)2開始沉淀時的pH，Mg(OH)2沉淀完全時的pH、Zn(OH)2沉淀完全時的pH，Mg(OH)2開始沉淀時的pH為10.4、Zn(OH)2開始沉淀時的pH為6.4，Mg(OH)2沉淀完全時的pH為12.4、Zn(OH)2沉淀完全時的pH8.0，所以理論上可選用的最大區間為8.0≤pH≤10.4；故答案為：8.0≤pH≤10.4；

(4)從“濾液3”制取MgO過程中，應先生成Mg(OH)2，溶液堿性應較強，bd符合，而純堿溶液水解呈堿性，堿性較弱，故答案為：bd；

(5)設碳酸鋅的質量為m，利用關系式法計算：

ZnCO3----ZnO

125 81

m m2

ZnCO3的質量為m=g，ZnCO3的質量分數為×100%，故答案為：×100%%。