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，生產工藝流程圖如下：

(1)將菱鋅礦研磨成粉的目的是___________________________。

(2)寫出Fe3+水解的離子方程式_____________________________________________。

(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__________。

沉淀化學式	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	5.6×10-12		6.8×10-6	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、石灰乳 C、純堿溶液 D、氨水

(5)“濾液4”之后的操作依次為______________、______________、過濾、洗滌、干燥。

(6)分析圖中數據，菱鋅礦粉中ZnCO3的質量分數不低于__________用代數式表示。

Answer 1

【答案】增大反應物接觸面積或增大反應速率或使反應更充分 Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+ 8.0≤pH<10.4 BD 蒸發濃縮 冷卻結晶 125m2/81m1

【解析】

本題考查的是工業制備硫酸鋅的相關知識和計算。

（1）根據影響化學反應速率的因素回答，固體表面積越大，反應速率越大；濾液1中混有Fe3+和Fe2+，調節pH，加入漂白精的目的是將Fe2+氧化為Fe3+，生成Fe（OH）3沉淀除去；（2）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沉淀完全的pH，以及Zn（OH）2開始溶解的pH；

（3）根據從溶液中制得干燥純凈的固體一般有蒸發、結晶、過濾后洗滌并干燥等操作來回答；

（4）利用關系式法來計算質量分數。

（1）將菱鋅礦研磨成粉可以增加反應時的接觸面積，使反應更加充分。本小題答案為：增大反應物接觸面積或增大反應速率或使反應更充分。

（2）Fe3+水解的離子方程式為Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+。本小題答案為：Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+。

（3）pH=8.0時Zn(OH)2完全沉淀，pH=10.5時開始溶解，而Mg(OH)2在pH=10.4時開始沉淀，為了使Zn(OH)2能完全析出且不影響Mg(OH)2，溶液的酸堿度應控制在8.0≤pH<10.4范圍。本小題答案為：8.0≤pH<10.4。

（4）從“濾液3”制取MgO過程中，由于濾液中含有氯化鎂，可以先加入石灰乳生成Mg（OH）2沉淀，然后加熱氫氧化鎂使其分解得到氧化鎂；也可以加入碳酸鈉溶液生成碳酸鎂沉淀，然后加熱碳酸鎂使其分解得到氧化鎂。如果加入氨水也能生成氫氧化鎂，但是氫氧化鎂能溶于較濃的氯化銨溶液，所以氨水不能把鎂離子完全沉淀。大理石不能沉淀鎂離子。綜上所述，BD符合。本小題答案為：BD。

（5）“濾液4”之后的操作目的是為了得到純凈的七水合硫酸鋅晶體，應將溶液蒸發濃縮至飽和溶液，然后冷卻結晶、過濾、洗滌并干燥。本小題答案為：蒸發濃縮；冷卻結晶。

（6）設碳酸鋅的質量為m，利用關系式法計算：

ZnCO 3----ZnO

125 81

m m 2

ZnCO 3的質量為125m2/81，ZnCO 3的質量分數為 125m2/81m1。