Question

硫酸鋅是制備熒光粉的原料之一。工業上由鋅白礦（主要成分是ZnO，還含有Fe₂O₃、CuO、SiO₂等雜質）制備ZnSO₄•7H₂O的流程如下。

已知：常溫下，溶液中的Fe³⁺、Zn²⁺、Fe²⁺以氫氧化物形式完全沉淀的pH分別為：3.7，6.5，9.7。

（1）浸取過程中提高浸出效率可采用的措施有　　（任答一條），

ZnO和硫酸反應的化學方程式為　　。

（2）加入適量鋅粉的作用為：①使溶液中的Fe³⁺轉化為Fe²⁺；②　　。

（3）氧化過程中H₂O₂發生反應的離子方程式為　　。

（4）加入適量Ca(OH)₂調節溶液pH，促進Fe³⁺水解，Fe³⁺水解反應的平衡常數表達式

K＝　　，Ca(OH)₂不能過量的原因是　　。

 

Answer 1

【答案】

（12分）

（1）將礦石粉碎或提高浸取溫度或適當增加酸的濃度等（2分）   

ZnO+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂O（2分）

（2）除去Cu²⁺（2分）

（3）H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O（2分）

（4）c³(H⁺)/c(Fe³⁺) （2分）    防止生成Zn(OH)₂（2分）

【解析】

試題分析：（1）浸出步驟硫酸同固體廢料中主要成份反應，從化學反應速率和化學平衡的影響因素來看，可通過升高溫度提高硫酸鋅的溶解度，或通過攪拌使反應物充分接觸反應，或通過過濾后濾渣多次浸取以提高轉化率，故答案為：適當提高反應溫度、增加浸出時間（或其他合理答案）；ZnO和硫酸反應的化學方程式為ZnO+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂O，故答案為： ZnO+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂O；⑵加入鋅粉，發生以下反應：Zn＋2H^＋=Zn^2＋＋H₂↑，Zn＋2Fe^3＋=2Fe^2＋＋Zn^2＋ ,Fe＋Cu^2＋ =Cu＋Zn^2＋ ,Zn過量后：Fe^2＋＋Zn=Fe＋Zn^2＋ ，所以題目中加入適量的鋅粉，②除去Cu^2＋ ，答案：除去Cu2⁺；⑶H₂O₂將Fe^2＋ 氧化成Fe^3＋ 便于在pH較低的條件下，利用水解除去Fe^3＋ ，答案：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；⑷根據水解方程式Fe^3＋＋3H₂OFe(OH)₃＋3H^＋ ,寫出平衡常數K= c³(H⁺)/c(Fe³⁺) ；Ca(OH)₂不能過量的原因是：Fe^3＋ 在pH為1.1―3.2時沉淀，pH在5.9―8.9時Zn^2＋ 沉淀，答案：c³(H⁺)/c(Fe³⁺)；防止生成Zn(OH)₂。

 

考點：元素化合物知識與生產工藝、化學平衡原理結合