Question

硫酸鋅是制備熒光粉的原料之一。工業(yè)上由鋅白礦（主要成分是ZnO，還含有Fe₂O₃、CuO、SiO₂等雜質(zhì)）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(guò)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(yīng)的化學(xué)方程式為　　。
（2）加入適量鋅粉的作用為：①使溶液中的Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe²⁺；②　　。
（3）氧化過(guò)程中H₂O₂發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為　　。
（4）加入適量Ca(OH)₂調(diào)節(jié)溶液pH，促進(jìn)Fe³⁺水解，F(xiàn)e³⁺水解反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式
K＝　　，Ca(OH)₂不能過(guò)量的原因是　　。

Answer 1

（12分）
（1）將礦石粉碎或提高浸取溫度或適當(dāng)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）

試題分析：（1）浸出步驟硫酸同固體廢料中主要成份反應(yīng)，從化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響因素來(lái)看，可通過(guò)升高溫度提高硫酸鋅的溶解度，或通過(guò)攪拌使反應(yīng)物充分接觸反應(yīng)，或通過(guò)過(guò)濾后濾渣多次浸取以提高轉(zhuǎn)化率，故答案為：適當(dāng)提高反應(yīng)溫度、增加浸出時(shí)間（或其他合理答案）；ZnO和硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為ZnO+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂O，故答案為： ZnO+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂O；⑵加入鋅粉，發(fā)生以下反應(yīng)：Zn＋2H^＋=Zn^2＋＋H₂↑，Zn＋2Fe^3＋=2Fe^2＋＋Zn^2＋ ,Fe＋Cu^2＋ =Cu＋Zn^2＋ ,Zn過(guò)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(jù)水解方程式Fe^3＋＋3H₂OFe(OH)₃＋3H^＋ ,寫出平衡常數(shù)K= c³(H⁺)/c(Fe³⁺) ；Ca(OH)₂不能過(guò)量的原因是：Fe^3＋ 在pH為1.1―3.2時(shí)沉淀，pH在5.9―8.9時(shí)Zn^2＋ 沉淀，答案：c³(H⁺)/c(Fe³⁺)；防止生成Zn(OH)₂。