Question

硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料。工业上常用菱锌矿生产硫酸锌，菱锌矿的主要成分是ZnCO₃，并含少量的Fe₂O₃ 、FeCO₃、MgO、CaO等，生产工艺流程示意图如下：

（1）将菱锌矿研磨成粉的目的是______________________              __。

（2）完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式：

（3）针铁矿(Coethite)是以德国诗人歌德(Coethe)名字命名的，组成元素是Fe、O和H，化学式量为89，化学式是__________。

（4）根据下表数据，调节“滤液 2”的pH时，理论上可选用的最大区间为________________。

	Mg(OH)2	Zn(OH)2	MgCO3	CaCO3
开始沉淀的pH	10.4	6.4	－	－
沉淀完全的pH	12.4	8.0	－	－
开始溶解的pH	－	10.5	－	－
Ksp	5.6×10^－12	－	6.8×10^－6	2.8×10^－9

（5）工业上从“滤液3”制取MgO过程中，合适的反应物是________(选填序号)。

a．大理石粉       b．石灰乳      c．纯碱溶液         d．烧碱溶液

（6）“滤液4”之后的操作依次为__________、__________、过滤、洗涤、干燥。

（7）分析图中数据，菱锌矿粉中ZnCO₃ 的质量分数不低于___________________。

Answer

（1）增大接触面积，加快反应速率并使原料充分反应。

（2）

（3）FeO(OH）（4）8.0≤pH<10.4(或其他合理答案)

（5）b或d(b和d)（6）蒸发浓缩 冷却结晶 （7） (或其他合理答案)

【解析】

试题分析： 菱锌矿用盐酸浸取后滤液1主要的金属离子有：Fe2+、 Fe3+、Zn2+、Mg2+、Ca2+，氧化除铁后滤液2中金属离子有Zn2+、Mg2+、Ca2+。（1）将菱锌矿研磨成粉的目的是增大接触面积，加快反应速率并使原料充分反应。（2）“氧化除铁”步骤中氧化剂用的是漂白粉，起到氧化作用的是ClO－，根据原子个数守恒和化合价升降法配平，反应的离子方程式为：2 Fe(OH)2＋ClO－＋H2O=Fe(OH)3＋Cl－ 。（3）针铁矿的相对分子质量为89，所以只能有一个铁原子，H、O的个数可以凑出来，针铁矿的化学式为：FeO(OH)。（4）滤液2调节pH时要让Zn2+沉淀下来，但Mg2+不能沉淀，Zn2+完全沉淀pH要达到8.0，不能达到Mg2+开始的沉淀pH值10.4，故pH的范围是：8.0≤pH<10.4。（5）滤液3的成分有Mg2+、Ca2+，Cl-，要让Mg2+沉淀但不能使Ca2+沉淀，可以用石灰乳或烧碱溶液，选b或d(b和d)。（6）从滤液4中得到晶体，操作为：蒸发浓缩 冷却结晶。（7）沉淀2质量为m2Kg，Zn元素的质量为m2×103×65/81g，Zn的物质的量为m2×103×65/81÷65=1000 m2/81mol，根据Zn守恒，ZnCO3 的质量为（1000 m2/81）×125=125m2×103/81，ZnCO3 的质量分数为125×m2×103/81÷（m1×103）=。

考点：化工流程题的解题思维、氧化还原反应的配平、物质的分离和提纯、质量分数的计算。