Question

【題目】硫酸鋅可用于制造鋅鋇白、印染媒染劑等。用鋅白礦(主要成分為ZnO，還含有Fe2O3、CuO、SiO2等雜成) 制備ZnSO4 ·7H2O的流程如下。

相關金屬離了生成氫氧化物沉淀的pH (開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0mol·L-1計算）如下表：

金屬離子	開始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe3+	1.1	3.2
Fe2+	5.8	8.8
Zn2+	6.4	8.0

(1)“濾渣1”的主要成分為_________(填化學式）。“酸浸”過程中，提高鋅元素浸出率的措施有：適當提高酸的濃度、______________(填一種)。

(2)“置換”過程中，加入適量的鋅粉，除與溶液中的Fe3+，H+反應外，另一主要反應的化學方程式為__________________________。

(3)“氧化”一步中，發生反應的離子方程式為_______________________。溶液pH控制在[3.2，6.4)之間的目的是________________。

(4)“母液”中含有的鹽類物質有_________ (填化學式）。

Answer 1

【答案】 SiO2 粉碎鋅白礦（或充分攪拌漿料、適當加熱等） Zn+CuSO4═Cu+ZnSO4 3Fe2++MnO4-+7ZnO+9H+═3Fe(OH)3+MnO2+7Zn2+ 使Fe3+沉淀完全，而Zn2+不沉淀MnO4-變為MnO2沉淀，避免引入雜質 ZnSO4、K2SO4

【解析】鋅白礦中加入稀硫酸浸取，ZnO、Fe2O3、CuO分別和稀硫酸反應生成ZnSO4、Fe2（SO4）3、CuSO4，SiO2和稀硫酸不反應，然后過濾，得到的濾液中含有ZnSO4、Fe2（SO4）3、CuSO4、H2SO4，向濾液中混入Zn，將Fe3+還原為Fe2+，得到Cu沉淀，然后過濾，得到的濾液中含有ZnSO4、FeSO4，向濾液中加入高錳酸鉀，高錳酸鉀將Fe2+氧化為Fe3+，向溶液中加入適量氧化鋅，溶液pH升高，鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀，過濾，得到的濾液中含有ZnSO4，將溶液蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到ZnSO47H2O。

(1)根據上述分析，“濾渣1”的主要成分為二氧化硅。浸取過程中，為提高浸出效率可采用的措施有，可將礦石粉碎或提高浸取時的溫度，或適當增大酸的濃度等，故答案為：SiO2；粉碎鋅白礦（或充分攪拌漿料、適當加熱等）；

(2)“置換”過程中，加入適量的鋅粉，除與溶液中的Fe3+，H+反應外，另一主要反應為置換銅的反應，反應的化學方程式為Zn+CuSO4═Cu+ZnSO4，故答案為：Zn+CuSO4═Cu+ZnSO4；

(3)根據流程圖，“氧化”一步中，Fe2+能被高錳酸鉀氧化生成Fe3+，高錳酸鉀被還原成二氧化錳，生成是鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀反應的離子方程式為3Fe2++MnO4-+7ZnO+9H+═3Fe(OH)3+MnO2+7Zn2+；溶液PH控制在[3.2，6.4)之間可以使Fe3+沉淀完全，而Zn2+不沉淀MnO4-變為MnO2沉淀，避免引入雜質，故答案為：3Fe2++MnO4-+7ZnO+9H+═3Fe(OH)3+MnO2+7Zn2+ ；使Fe3+沉淀完全，而Zn2+不沉淀MnO4-變為MnO2沉淀，避免引入雜質；

(4)根據上述分析，氧化后溶液轉化含有的鹽類物質有ZnSO4、K2SO4，故答案為：ZnSO4、K2SO4。