Question

【題目】Zn3(PO4)2·2H2O（溶于酸，難溶于水）是一種無毒害作用的防銹顏料，利用鋅浮渣（主要含Zn、ZnO、ZnCl2，還含少量的鐵、錳、銅、鉛及砷的化合物等）制取Zn3(PO4)2·2H2O的工藝流程如圖：

回答下列問題：

（1）“浸出”時，下列措施能提高鋅的浸取率的是__（填字母）。

A.用濃硫酸代替稀硫酸 B.適當(dāng)升高浸取液的溫度

C.將“浸渣”再次浸取 D.縮短“浸出”時間

（2）“除錳”時，Mn2+發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為__（S2O被還原為SO）。

（3）流程中除鐵、砷時，當(dāng)生成8.9gFeOOH和7.8gFeAsO4時，消耗H2O2__mol。

（4）“凈化”時加鋅粉的目的是__。

（5）“沉鋅”時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為__。

（6）“沉鋅”至得到“產(chǎn)品”還需要經(jīng)過的操作是__、洗滌、__。證明產(chǎn)品已洗滌干凈的實(shí)驗(yàn)方法是__。

（7）Meyer等認(rèn)為磷酸鋅防腐機(jī)理是在鋼鐵表面形成組成近似為Zn2Fe(PO4)2·4H2O的覆蓋膜，則在形成該覆蓋膜的過程中，負(fù)極的電極反應(yīng)式為__。

Answer 1

【答案】BC Mn2++S2O+2H2O=MnO2↓+2SO+4H+ 0.09 置換出鉛 3ZnSO4+2Na3PO4+2H2O=Zn3(PO4)2·2H2O↓+3Na2SO4 過濾 干燥 取最后一次的洗滌液少許于試管中，加入鹽酸酸化的溶液，若不產(chǎn)生沉淀，說明已洗滌干凈 Fe-2e-=Fe2+

【解析】

鋅浮渣經(jīng)過稀硫酸浸出時，鋅浮渣中Zn、ZnO、ZnCl2、鐵、錳、鉛會與稀硫酸反應(yīng)生成ZnSO4、FeSO4、MnSO4、PbSO4，而砷的化合物會與稀硫酸反應(yīng)生成H3AsO3，銅不與稀硫酸反應(yīng)，因此浸渣為銅；在上述浸出得到的液體中加入(NH4)S2O8, (NH4)S2O8會MnSO4發(fā)生離子反應(yīng)：Mn2++S2O+2H2O=MnO2↓+2SO+4H+，經(jīng)過濾1即可除去固體MnO2；在過濾1后的溶液中加入H2O2溶液，隨著H2O2溶液的加入會發(fā)生如下離子反應(yīng)：, ,同時，H3AsO3在氧化劑存在條件下被氧化成H3AsO4，方程式為，在凈化過程中會和發(fā)生離子反應(yīng)：，經(jīng)過過濾2就可以除去、；過濾2得到的濾液中還剩余ZnSO4、PbSO4，鋅比鉛活潑，因此可以通過加入鋅粉凈化PbSO4，同時還不加入新雜質(zhì)，反應(yīng)的離子方程式為：，經(jīng)過過濾3即可得到濾渣鉛單質(zhì)；經(jīng)過過濾3得到的濾液中只剩下ZnSO4，往該溶液中加入Na3PO4發(fā)生反應(yīng)，3ZnSO4+2Na3PO4+2H2O=Zn3(PO4)2·2H2O↓+3Na2SO4，將得到的沉淀物質(zhì)用水洗滌數(shù)次，用氯化鋇檢驗(yàn)硫酸根離子，直到無硫酸根離子時，即可壓濾得到成品Zn3(PO4)2·2H2O；據(jù)上述過程解答。

(1)A.用濃硫酸代替稀硫酸，鐵會鈍化不反應(yīng)，降低浸出率， A項(xiàng)錯誤；

B.浸出率與液固比、浸出時間、攪拌時間、浸出溫度有關(guān)，適當(dāng)升高浸取液的溫度，可以提高浸出率，B項(xiàng)正確；

C.將“浸渣”再次浸取，可以提高浸出率，C項(xiàng)正確；

D.縮短“浸出”時間，反應(yīng)不充分時，會降低浸出率，D項(xiàng)錯誤；

故答案為：BC；

(2)據(jù)流程圖可知，用稀硫酸浸出得到的液體中含有MnSO4，“除錳”時，加入(NH4)S2O8得到MnO2，故“除錳”發(fā)生離子反應(yīng)為：Mn2++S2O+2H2O=MnO2↓+2SO+4H+。故答案為：Mn2++S2O+2H2O=MnO2↓+2SO+4H+；

(3)流程中除鐵、砷時，在過濾1后的溶液中加入H2O2溶液，隨著H2O2溶液的加入會發(fā)生如下離子反應(yīng)：，，同時H3AsO3在氧化劑存在條件下被氧化成H3AsO4，方程式為，在凈化過程中會和發(fā)生離子反應(yīng)：，由上方程式可知當(dāng)生成8.9gFeOOH和7.8gFeAsO4時，存在關(guān)系式，，解得x=0.05mol，y=0.04mol,因此消耗H2O2共0.09mol。故答案為：0.09；

(4)過濾2得到的濾液中還剩余ZnSO4、PbSO4，鋅比鉛活潑，因此可以通過加入鋅粉置換出Pb，同時還不加入新雜質(zhì)。故答案為：置換出鉛；

(5)經(jīng)過過濾3得到的溶液中只剩下Zn SO4，“沉鋅”時往該溶液中加入Na3PO4發(fā)生反應(yīng)：3ZnSO4+2Na3PO4+2H2O=Zn3(PO4)2·2H2O↓+3Na2SO4。故答案為：3ZnSO4+2Na3PO4+2H2O=Zn3(PO4)2·2H2O↓+3Na2SO4；

(6)由“沉鋅”發(fā)生的反應(yīng)可知，“沉鋅”得到“產(chǎn)品”還含有部分雜質(zhì)Na2SO4和水，過濾后需要再洗滌多次，把雜質(zhì)洗干凈之后才能干燥得到純凈的固體Zn3(PO4)2·2H2O；洗滌過程中，可以通過檢驗(yàn)最后一次過濾的濾液中是否還含有硫酸根離子來驗(yàn)證產(chǎn)品是否已洗滌干凈，驗(yàn)證硫酸根的辦法是取最后一次的洗滌液少許于試管中，加入鹽酸酸化的溶液，若不產(chǎn)生沉淀，說明已洗滌干凈。故答案為：過濾；干燥；取最后一次的洗滌液少許于試管中，加入鹽酸酸化的溶液，若不產(chǎn)生沉淀，說明已洗滌干凈；

(7)磷酸鋅防腐機(jī)理是在鋼鐵表面形成組成近似為Zn2Fe(PO4)2·4H2O的覆蓋膜，則在形成該覆蓋膜的過程中，鋼鐵里的活潑金屬鐵做負(fù)極，失電子變成亞鐵離子，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Fe-2e-=Fe2+。故答案為：Fe-2e-=Fe2+。