Question

实验室用氧化锌矿粉（主要含ZnO、FeCO₃、CuO等）制备碱式碳酸锌[Zn₂(OH)₂CO₃]，并将其用于合成氨工艺脱硫研究。

（1）“酸浸”时保持H₂SO₄过量的目的是_____。

（2）已知：Mn²⁺开始沉淀的pH=8.1。

①写出加入KMnO₄溶液除铁的离子方程式：_____。

②流程中调节pH=5.4所加试剂X为_____（填化学式）；试剂X、KMnO₄溶液加入顺序能否互换？请判断并说明理由_____。

（3）上述流程中的“滤液”可以用作化肥，该滤液的主要成分为_____（填化学式）。

（4）合成氨原料气脱硫原理如图，碱式碳酸锌吸收硫化氢的化学方程式为_____。

Answer

提高矿石的浸出率（或防止Zn2+、Fe2+、Cu2+等金属离子水解） 3Fe2++ MnO4-+7H2O=3Fe(OH)3↓ + MnO2 ↓+5H+ ZnO（或答碱式碳酸锌、碳酸锌、氢氧化锌、氨水等均给分） 不能；强酸性条件下KMnO4被还原成Mn2+，在除去Mn2+时，会使Zn2+同时沉淀 (NH4)2SO4 Zn2(OH)2CO3 + 2H2S＝2ZnS↓+CO2↑+3H2O

【解析】

（1）“酸浸”时，硫酸与ZnO、FeCO3、CuO反应，生成硫酸盐等，溶液中存在金属阳离子，均会发生水解反应，所以酸浸时硫酸过量的目的是提高矿石的浸出率，防止Zn2+、Fe2+、Cu2+等金属离子水解；

（2）①由流程图可知，加入高锰酸钾除铁时，Fe元素以氢氧化铁的形式除去，同时生成二氧化锰，所以加入KMnO4溶液除铁的离子方程式是3Fe2++ MnO4-+7H2O=3Fe(OH)3↓ + MnO2 ↓+5H+；

②最终的产物是碱式碳酸锌流程中调节pH=5.4所加试剂X既能除去过量的硫酸调节溶液的pH又不能引入新的杂质，所以X只能是ZnO或碱式碳酸锌、碳酸锌、氢氧化锌等；

试剂X与高锰酸钾不能互换，因为在酸性条件下，高锰酸根离子被还原为锰离子，而锰离子沉淀时的pH=8.1>5.4，此时Zn2+也会沉淀，所以不能互换；

（3）由流程图可知，除铜后的溶液中的溶质为硫酸锌，加入碳酸铵后，主要得到碱式碳酸锌和硫酸铵，硫酸铵可做化肥，所以滤液中的溶质是(NH4)2SO4；

（4）碱式碳酸锌吸收硫化氢后得到ZnS沉淀，同时又二氧化碳、水生成，过滤后可达到除硫的目的，所以碱式碳酸锌吸收硫化氢的化学方程式为Zn2(OH)2CO3 + 2H2S＝2ZnS↓+CO2↑+3H2O。