Question

1．以煉鋅廠的煙道灰（主要成分為ZnO，另含少量Fe₂O₃、CuO、SiO₂、MnO等）為原料可生產(chǎn)草酸鋅晶體（ZnC₂O₄•2H₂O）．如圖1

有關(guān)氫氧化物開始沉淀和沉淀完全的pH如表：

氫氧化物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Cu（OH）2	Zn（OH）2
開始沉淀的pH	1.5	6.5	4.2	5.4
沉淀完全的pH	3.3	9.7	6.7	8.2

請問答下列問題：
（1）濾渣A的主要成分為SiO₂．為了提高浸出速率，除將煙道灰處理得更細(xì)外，還可采取的措施有適當(dāng)增加鹽酸的濃度、提高反應(yīng)溫度、攪拌（寫出兩條）．
（2）除錳過程中產(chǎn)生MnO（OH）₂沉淀的離子方程式為Mn²⁺+H₂O₂+H₂O=MnO（OH）₂↓+2H⁺．
（3）①除鐵（部分Cu²⁺可能被除去）時加入的物質(zhì)D最好是ZnO或ZnCO₃或Zn（OH）₂．
②上述流程中除鐵與除銅的順序不能顛倒，否則除鐵率會減小，其原因是先加入ZnS會將Fe³⁺還原為Fe²⁺，使鐵元素難以除去．
（4）若沉淀過程采用Na₂C₂O₄代替（NH₄）₂C₂O₄生產(chǎn)草酸鋅晶體，合理的加料方式是將Na₂C₂O₄緩慢加入到ZnCl₂溶液中，邊加邊攪拌．
（5）將草酸鋅晶體加熱分解可得到一種納米材料．加熱過程中固體殘留率隨溫度的變化如圖2所示，300℃～460℃范圍內(nèi)，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為ZnC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ZnO+CO↑+CO₂↑．

Answer 1

分析 鹽酸酸浸時SiO₂不溶解，過濾分離，濾渣A為SiO₂，濾液中加入過氧化氫進(jìn)行除錳，再通過調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，過濾分離，濾液中再加入ZnS，Cu²⁺轉(zhuǎn)化為CuS沉淀，過濾除去，濾液中注意為氯化鋅，加入草酸銨得到草酸鋅晶體，最終的濾液中含有氯化銨等．
（1）由分析可知，濾渣A為二氧化硅，結(jié)合影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素解答；
（2）除錳過程中產(chǎn)生MnO（OH）₂沉淀，根據(jù)電荷守恒應(yīng)有氫離子生成；
（3）除雜使不能引入新雜質(zhì)，可用含有鋅的氧化物、堿或碳酸鹽；流程不能顛倒，ZnS會將Fe³⁺還原為Fe²⁺，使鐵元素難以除去；
（4）用Na₂C₂O₄代替（NH₄）₂C₂O₄生產(chǎn)草酸鋅晶體，可以吧草酸銨加入氯化鋅溶液中生成草酸鋅沉淀；
（5）ZnC₂O₄•2H₂O晶體中的ZnC₂O₄質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{153}{153+36}$×100%=80.95%，故A點完全失去結(jié)晶水，化學(xué)式為ZnC₂O₄，假設(shè)B點為ZnO，則殘留固體占有的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{81}{153+36}$×100%=42.86%，故B點殘留固體為ZnO，結(jié)合原子守恒可知還生成等物質(zhì)的量的CO與CO₂．

解答 解：（1）由分析可知，濾渣A為SiO₂，為了提高浸出速率，除將煙道灰處理得更細(xì)外，還可采取的措施有適當(dāng)增加鹽酸的濃度、提高反應(yīng)溫度、攪拌等，
故答案為：SiO₂；適當(dāng)增加鹽酸的濃度、提高反應(yīng)溫度、攪拌；
（2）除錳過程中產(chǎn)生MnO（OH）₂沉淀，根據(jù)電荷守恒應(yīng)有氫離子生成，反應(yīng)離子方程式為：Mn²⁺+H₂O₂+H₂O=MnO（OH）₂↓+2H⁺，
故答案為：Mn²⁺+H₂O₂+H₂O=MnO（OH）₂↓+2H⁺；
（3）①除雜使不能引入新雜質(zhì)，可用ZnO或ZnCO₃或Zn（OH）₂等，故答案為：ZnO或ZnCO₃或Zn（OH）₂；
②除鐵與除銅的順序不能顛倒，否則除鐵率會減小，其原因是：先加入ZnS會將Fe³⁺還原為Fe²⁺，使鐵元素難以除去，
故答案為：先加入ZnS會將Fe³⁺還原為Fe²⁺，使鐵元素難以除去；
（4）若沉淀過程采用Na₂C₂O₄代替（NH₄）₂C₂O₄生產(chǎn)草酸鋅晶體，合理的加料方式是，在攪拌下，將Na₂C₂O₄緩慢加入到ZnCl₂溶液中，
故答案為：將Na₂C₂O₄緩慢加入到ZnCl₂溶液中，邊加邊攪拌；
（5）ZnC₂O₄•2H₂O晶體中的ZnC₂O₄質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{153}{153+36}$×100%=80.95%，故A點完全失去結(jié)晶水，化學(xué)式為ZnC₂O₄，假設(shè)B點為ZnO，則殘留固體占有的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{81}{153+36}$×100%=42.86%，故B點殘留固體為ZnO，結(jié)合原子守恒可知還生成等物質(zhì)的量的CO與CO₂．300℃～460℃范圍內(nèi)，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：ZnC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ZnO+CO↑+CO₂↑，
故答案為：ZnC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ZnO+CO↑+CO₂↑．

點評 本題考查物質(zhì)制備工藝流程，為高考常見題型，答題關(guān)鍵是對工藝流程的理解，涉及陌生方程式書寫、物質(zhì)的分離提純、對條件的控制與分析、化學(xué)計算等，是對學(xué)生綜合能力的考查，是高考常考題目，熟練掌握元素化合物性質(zhì)，題目難度中等