Question

14分）硫酸鋅可作為食品鋅強化劑的原料。工業上常用菱鋅礦生產硫酸鋅，菱鋅礦的主要成分是ZnCO₃，并含少量的Fe₂O₃ 、FeCO₃  MgO、CaO等，生產工藝流程示意如下：

（1）   將菱鋅礦研磨成粉的目的是                          。

（2）   完成“氧化除鐵”步驟中反應的離子方程式：

□Fe(OH)₂+□____+□_____==□Fe(OH)₃ +□Cl^-

 (3)針鐵礦（Goethite）是以德國詩人歌德（Goethe）名字命名的，組成元素是Fe、O和H，化學相對分子質量為89，化學式是_______。

（4）根據下表數據，調節“濾液2”的pH時，理論上可選用的最大區間為______。

	Mg(OH)2	Zn(OH)2	MgCO3	CaCO3
開始沉淀的pH	10.4	6.4	—	—
沉淀完全的pH	12.4	8.0	—	—
開始溶解的pH	—	10.5	—	—
Ksp	5.6×	—	6.8×	2.8×

（5）“濾液4”之后的操作依次為______、_______、過濾，洗滌，干燥。

（6）抽濾裝置如下圖所示，該裝置中的錯誤之處是___________；抽濾完畢或中途需停止抽濾時，應先_________________________，然后_______________________。

（7）分析圖中數據，菱鋅礦粉中ZnCO₃ 的質量分數不低于________。

 

Answer 1

【答案】

（1）增大反應物的接觸面積

(2) 2Fe(OH)₂+ Cl^－ + H₂O ==2 Fe(OH)₃ +CI^－

(3)  FeO(OH)   。（4） [8.0  10.4) 。 （5）蒸發濃縮 、冷卻結晶。

（6）布氏漏斗的頸面斜口未朝向抽濾瓶的支管口 ；斷開連接安全瓶與抽氣裝置間的橡皮管、關閉抽氣裝置中的水龍頭。   

（7）125m2/81m1

【解析】（1）菱鋅礦研磨成粉后可以增大反應物的接觸面積，加快反應速率。

（2）根據鐵元素的化合價變化可知氫氧化亞鐵是還原劑，氫氧化鐵是氧化產物。則氯離子是還原產物，所以氧化劑是氯氣。根據得失電子守恒可進行配平。

（3）鐵的相對原子質量是56，所以只能含有1個鐵原子，89－56＝33，所以化學式應為FeO(OH)。

（4）調節pH的目的是得到氫氧化鋅沉淀，而鎂離子留在溶液中，所以pH的最大范圍是8.0～10.4.

（5）濾液4中含有硫酸鋅，要得到硫酸鋅晶體，需要蒸發濃縮然后冷卻結晶，最后過濾即可。

（6）根據裝置圖可知布氏漏斗的頸面斜口未朝向抽濾瓶的支管口，是錯誤的。抽濾完畢或中途需停止抽濾時應先斷開連接安全瓶與抽氣裝置間的橡皮管，然后關閉抽氣裝置中的水龍頭。

（7）根據轉化圖可知沉淀2氫氧化鋅來自于礦石中，氧化鋅是m₂g，則碳酸鋅的質量是125m₂g/81，所以菱鋅礦粉中ZnCO₃ 的質量分數不低于125m₂g/81÷m₁＝125m₂g/81m₁。