Question

硫酸锌是制备荧光粉的原料之一。工业上由锌白矿（主要成分是ZnO，还含有Fe₂O₃、CuO、SiO₂等杂质）制备ZnSO₄•7H₂O的流程如下。

已知：常温下，溶液中的Fe³⁺、Zn²⁺、Fe²⁺以氢氧化物形式完全沉淀的pH分别为：3.7，6.5，9.7。

（1）浸取过程中提高浸出效率可采用的措施有　　（任答一条），

ZnO和硫酸反应的化学方程式为　　。

（2）加入适量锌粉的作用为：①使溶液中的Fe³⁺转化为Fe²⁺；②　　。

（3）氧化过程中H₂O₂发生反应的离子方程式为　　。

（4）加入适量Ca(OH)₂调节溶液pH，促进Fe³⁺水解，Fe³⁺水解反应的平衡常数表达式

K＝　　，Ca(OH)₂不能过量的原因是　　。

Answer

（12分）

（1）将矿石粉碎或提高浸取温度或适当增加酸的浓度等（2分）   

ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O（2分）

（2）除去Cu2+（2分）

（3）H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O（2分）

（4）c3(H+)/c(Fe3+) （2分）    防止生成Zn(OH)2（2分）

【解析】

试题分析：（1）浸出步骤硫酸同固体废料中主要成份反应，从化学反应速率和化学平衡的影响因素来看，可通过升高温度提高硫酸锌的溶解度，或通过搅拌使反应物充分接触反应，或通过过滤后滤渣多次浸取以提高转化率，故答案为：适当提高反应温度、增加浸出时间（或其他合理答案）；ZnO和硫酸反应的化学方程式为ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O，故答案为： ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O；⑵加入锌粉，发生以下反应：Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑，Zn＋2Fe3＋=2Fe2＋＋Zn2＋ ,Fe＋Cu2＋ =Cu＋Zn2＋ ,Zn过量后：Fe2＋＋Zn=Fe＋Zn2＋ ，所以题目中加入适量的锌粉，②除去Cu2＋ ，答案：除去Cu2+；⑶H2O2将Fe2＋ 氧化成Fe3＋ 便于在pH较低的条件下，利用水解除去Fe3＋ ，答案：H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O；⑷根据水解方程式Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋ ,写出平衡常数K= c3(H+)/c(Fe3+) ；Ca(OH)2不能过量的原因是：Fe3＋ 在pH为1.1―3.2时沉淀，pH在5.9―8.9时Zn2＋ 沉淀，答案：c3(H+)/c(Fe3+)；防止生成Zn(OH)2。

考点：元素化合物知识与生产工艺、化学平衡原理结合