Question

锌浮渣主要含Zn、ZnO、SiO₂、Fe²⁺、Cd²⁺、Mn²⁺，工业上可通过控制条件逐一除去杂质以制备超细活性氧化锌，其工艺流程如下：

（1）锌浮渣利用硫酸浸出后，将滤渣1进行再次浸出，其目的是_________________。

（2）净化1是为了将Mn²⁺转化为MnO₂而除去，试写出该反应的离子方程式__________。

（3）90℃时，净化2溶液中残留铁的浓度受pH影响如图。pH值中等时，虽有利于Fe²⁺转化为Fe³⁺，但残留铁的浓度仍高于pH为3～4时的原因是________________________。

（4）滤渣3的主要成份为___________（填化学式）。

（5）碳化在50℃进行,“前驱体”的化学式为ZnCO₃•2Zn（OH)₂•H₂O，写出碳化过程生成“前驱体”的化学方程式___________________；碳化时所用NH₄HCO₃的实际用量为理论用量的1.1倍，其原因一是为了使Zn²⁺充分沉淀，二是_______________________。

Answer

提高锌元素的总浸出率 Mn2++S2O82－+2H2O=MnO2↓+2SO42－+4H+ H+抑制Fe3+水解 Cd 3ZnSO4+6NH4HCO3=ZnCO3•2Zn（OH)2•H2O↓+3（NH4)2SO4+5CO2↑ 反应过程中有部分NH4HCO3分解（或NH4HCO3消耗H+，避免H+浓度过大溶解ZnCO3•2Zn（OH)2•H2O）

【解析】

（1）锌浮渣利用硫酸浸出后，滤渣1再次进行浸出的目的是提高锌元素的浸出率，故答案为：提高锌元素的总浸出率；

（2）Mn2＋→MnO2化合价升高2，Mn2+是还原剂，则（NH4)2S2O8是氧化剂，化合价降低，+7价→+6价，1mol（NH4)2S2O8降低2，Mn2＋＋S2O82－→MnO2↓＋SO42－，缺项配平，反应物中有H2O参加，生成H＋，根据电荷守恒，离子反应方程式：Mn2++S2O82－+2H2O=MnO2↓+2SO42－+4H+；

（3)根据流程，净化2加入H2O2是把Fe2＋转化成FeOOH而除去；pH值中等时，虽有利于Fe2+转化为Fe3+，但残留铁的浓度仍高于pH为3～4时的原因是：H＋抑制了Fe3＋的水解；

（4）根据工艺流程，浸出除去SiO2，净化1除去Mn2＋，净化2除去Fe2＋，故净化3是除去Cd2＋，加入锌粉，利用锌还原性强于Cd，把Cd置换出来，故滤渣3是Cd和过量锌粉；

（5）从净化3中出来的溶液主要是硫酸锌溶液，碳化中反应物是硫酸锌和碳酸氢铵，生成物是前驱体、硫酸铵、CO2，根据原子个数守恒，反应方程式：3ZnSO4+6NH4HCO3=ZnCO3•2Zn（OH)2•H2O↓+3（NH4)2SO4+5CO2↑；碳化时所用NH4HCO3的实际用量为理论用量的1.1倍，其原因一是为了使Zn2+充分沉淀，二是：碳酸氢铵不稳定受热分解，条件是50℃下进行，可能是碳酸氢铵分解，同时碳酸氢铵和H+发生反应，避免H+浓度过大溶解ZnCO3•2Zn（OH)2•H2O。