Question

黄钾铁矾渣经如下流程可将其转化为锰锌铁氧体：

已知：①黄钾铁矾渣中铁主要以Fe₂O₃形式存在，锌主要以硫酸锌(ZnSO₄)、氧化锌(ZnO)、硅酸锌(ZnSiO₃)形式存在，黄钾铁矾渣的某些元素成分如下表所示：

元素	Fe	Zn	Cu	Cd	Ca	Mg	Si
质量分数	28.9	8.77	0.37	0.18	0.37	0.84	4.63

②NH₄F溶液用于沉淀Mg²⁺和Ca²⁺，②Fe和Cd的金属活动性相近

⑴“酸浸”后，滤渣1的主要成分为________(写化学式)；为了提高浸出率，可采取的措施有________(写出一种即可)。

⑵“还原除杂”工序中，加入铁粉是为了除去溶液中________、________等金属杂质离子。

⑶加入(NH₄)₂S沉淀Cd²⁺时应避免过量，原因是________；若此过程中溶液搅拌时间过长，则会导致Cd²⁺去除率偏低，原因是________。(已知：CdS的溶度积K_sp = 8×10^－27，FeS的溶度积K_sp = 4×10^－19，ZnS的溶度积K_sp = 1.6×10^－24)

⑷写出“共沉淀”工序中生成FeCO₃的离子反应方程式为：________。

⑸锰锌铁氧体是一种重要的磁性材料。测定铁氧体中ZnO的实验步骤如下：

①写出除锰(Mn²⁺)步骤中的离子方程式________。

②准确量取25.00 mL溶液A，掩蔽铁后，用二甲酚橙作指示剂，用0.0100mol/L的EDTA(Na₂H₂Y)标准溶液滴定其中的Zn²⁺ (反应原理为Zn²⁺ + H₂Y^2－ =ZnY ^2－ + 2H⁺)，至滴定终点时消耗EDTA标准溶液20.00 mL。通过计算确定该铁氧体中ZnO的质量分数为________。

Answer

H2SiO3； 适当提高硫酸浓度、提高温度、搅拌、粉碎原料合理即可 Fe3+ Cu2+ (NH4)2S过量，Fe2+、Zn2+会转化为FeS、ZnS沉淀，造成Fe2+、Zn2+损失 当搅拌时间过长时，部分Fe2+被氧化变成Fe3+，Fe3+会与S2－发生反应，使S2－浓度下降，从而导致去除率降低(也可是O2将S2－氧化，造成S2－浓度下降) 2HCO3－ + Fe2+ = H2O + FeCO3↓+ CO2↑； S2O82－ + 2H2O +Mn2+ = 2SO42－ + MnO2↓ + 4H+ 16.20%

【解析】

“酸浸”后，硅酸锌(ZnSiO3)中的硅酸根与氢离子结合成硅酸沉淀；为了提高浸出率，可采取的措施有适当提高硫酸浓度、提高温度、搅拌、粉碎原料等。

⑵“还原除杂”工序中，加入铁粉作还原剂，使铁离子转化为亚铁离子，使铜离子转化为单质铜。

⑶由CdS，FeS，ZnS的溶度积可知，若(NH4)2S过量，过量的硫离子与Fe2+、Zn2+反应，生成FeS、ZnS沉淀；若此过程中溶液搅拌时间过长，部分Fe2+被氧化变成Fe3+，Fe3+会与S2－发生反应。

⑷共沉淀工序中碳酸氢铵与亚铁离子反应生成FeCO3，同时有二氧化碳生成，根据元素守恒，电荷守恒写出离子反应方程式。

⑸①除锰(Mn2+)步骤中(NH4)2S2O8与锰离子发生氧化还原反应，S2O82－被还原为硫酸根，锰离子被氧化为二氧化锰，得失电子守恒，元素守恒写出反应的离子方程式；根据关系式进行计算。

⑴“酸浸”后，硅酸锌(ZnSiO3)中的硅酸根与氢离子结合成硅酸沉淀，所以滤渣1的主要成分为H2SiO3；为了提高浸出率，可采取的措施有适当提高硫酸浓度、提高温度、搅拌、粉碎原料等；故答案为：H2SiO3；适当提高硫酸浓度、提高温度、搅拌、粉碎原料。

⑵“还原除杂”工序中，加入铁粉作还原剂，使铁离子转化为亚铁离子，使铜离子转化为单质铜；故答案为：Fe3+、Cu2+。

⑶由CdS，FeS，ZnS的溶度积可知，若(NH4)2S过量，过量的硫离子与Fe2+、Zn2+反应，生成FeS、ZnS沉淀，造成Fe2+、Zn2+损失；若此过程中溶液搅拌时间过长，部分Fe2+被氧化变成Fe3+，Fe3+会与S2－发生反应，使S2－浓度下降，从而导致去除率降低；

故答案为：(NH4)2S过量，Fe2+、Zn2+会转化为FeS、ZnS沉淀，造成Fe2+、Zn2+损失；当搅拌时间过长时，部分Fe2+被氧化变成Fe3+，Fe3+会与S2－发生反应，使S2－浓度下降，从而导致去除率降低；(也可是O2将S2－氧化，造成S2－浓度下降)。

⑷共沉淀工序中碳酸氢铵与亚铁离子反应生成FeCO3，同时有二氧化碳生成，根据元素守恒，电荷守恒，离子反应方程式为2HCO3－ + Fe2+ = H2O + FeCO3↓+ CO2↑；故答案为：2HCO3－ +Fe2+ = H2O + FeCO3↓+ CO2↑。

⑸①除锰(Mn2+)步骤中(NH4)2S2O8与锰离子发生氧化还原反应，S2O82－被还原为硫酸根，锰离子被氧化为二氧化锰，得失电子守恒，元素守恒，该反应的离子方程式为S2O82－ + 2H2O +Mn2+ = 2SO42－ + MnO2↓ + 4H+；故答案为：S2O82－ + 2H2O +Mn2+ = 2SO42－ + MnO2↓ + 4H+。

②滴定终点时消耗EDTA标准溶液20.00 mL，EDTA的浓度为0.0100mol/L，物质的量为，则锌离子的物质的量也是，根据元素守恒，氧化锌的物质的量也是，所以25.00 mL溶液A中含有ZnO的物质的量为，则250mL溶液A中氧化锌的物质的量为，所以1.0g样品中氧化锌的质量为分数为。

故答案为：16.20%。