Question

7．鋅浮渣主要含Zn、ZnO、SiO₂、Fe²⁺、Cd²⁺、Mn²⁺，工業(yè)上可通過控制條件逐一除去雜質以制備超細活性氧化鋅，其工藝流程如圖1：
（1）鋅浮渣利用硫酸浸出后，將濾渣Ⅰ進行再次浸出，其目的是提高鋅元素的總浸出率．
（2）凈化Ⅰ是為了將Mn²⁺轉化為MnO₂而除去，試寫出該反應的離子方程式Mn²⁺+S₂O₈^2-+2H₂O=MnO₂↓+2SO₄^2-+4H⁺．
（3）90℃時，凈化2溶液中殘留鐵的濃度受pH影響如圖2pH值較小時，雖有利于Fe²⁺轉化為Fe³⁺，但殘留鐵的濃度仍高于pH為3～4時的原因是H⁺抑制Fe³⁺水解．
（4）濾渣3的主要成分為Cd（填化學式）．
（5）碳化在50℃進行，“前軀體”的化學式為ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O，寫出碳化過程生成“前軀體”的化學方程式3ZnSO₄+6NH₄HCO₃=ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O↓+3（NH₄）₂SO₄+5CO₂↑；碳化時所用NH₄HCO₃的實際用量為理論用量的1.1倍，其原因一是為了使Zn²⁺充分沉淀，二是碳酸氫銨受熱分解損失或NH₄HCO₃消耗H⁺，避免H⁺濃度過大溶解ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O．

Answer 1

分析 鋅浮渣主要含Zn、ZnO、SiO₂、Fe²⁺、Cd²⁺、Mn²⁺，加入稀硫酸浸出過濾，得到濾渣Ⅰ為SiO₂ ，凈化Ⅰ加入（NH₄）₂S₂O₈溶液，PH=5.4是為了將Mn²⁺轉化為MnO₂而除去，過濾得到濾渣Ⅱ為MnO₂，濾液在加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，調(diào)節(jié)溶液PH沉淀鐵離子生成FeOOH，過濾得到濾液中加入鋅置換鉻，過濾得到的金屬位Cd，濾液中加入碳酸氫銨碳化，得到硫酸銨和二氧化碳及“前軀體”的化學式為ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O，制備得到超細活性氧化鋅；
（1）濾渣Ⅰ進行再次浸出的目的是提高鋅元素的浸出率；
（2）（NH₄）₂S₂O₈溶液，PH=5.4是為了將Mn²⁺轉化為MnO₂而除去，發(fā)生氧化還原反應；
（3）依據(jù)鐵離子水解顯酸性分析，氫離子濃度大有利于抑制鐵離子的水解；
（4）上述分析可知濾渣3為被還原出的Cd；
（5）依據(jù)“前軀體”的化學式為ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O，結合反應物為硫酸鋅和碳酸氫銨，利用原子守恒配平書寫化學方程，碳化時所用NH₄HCO₃的實際用量為理論用量的1.1倍，其原因一是為了使Zn²⁺充分沉淀，碳酸氫銨受熱分解損失．

解答 解：由工業(yè)生產(chǎn)流程可知，鋅浮渣主要含Zn、ZnO、SiO₂、Fe²⁺、Cd²⁺、Mn²⁺，加入稀硫酸浸出過濾，得到濾渣Ⅰ為SiO₂ ，凈化Ⅰ加入（NH₄）₂S₂O₈溶液，PH=5.4是為了將Mn²⁺轉化為MnO₂而除去，過濾得到濾渣Ⅱ為MnO₂，濾液在加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，調(diào)節(jié)溶液PH沉淀鐵離子生成FeOOH，過濾得到濾液中加入鋅置換鉻，過濾得到的金屬位Cd，濾液中加入碳酸氫銨碳化，得到硫酸銨和二氧化碳及“前軀體”的化學式為ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O，制備得到超細活性氧化鋅；
（1）鋅浮渣利用硫酸浸出后，濾渣Ⅰ進行再次浸出的目的是提高鋅元素的浸出率；
故答案為：提高鋅元素的總浸出率；
（2）（NH₄）₂S₂O₈溶液具有氧化性，在PH=5.4時是為了將Mn²⁺轉化為MnO₂而除去，發(fā)生氧化還原反應，反應的離子方程式為：Mn²⁺+S₂O₈^2-+2H₂O=MnO₂↓+2SO₄^2-+4H⁺；
故答案為：Mn²⁺+S₂O₈^2-+2H₂O=MnO₂↓+2SO₄^2-+4H⁺；
（3）90℃時，凈化2溶液中殘留鐵的濃度受pH影響如圖2pH值較小時，雖有利于Fe²⁺轉化為Fe³⁺，但殘留鐵的濃度仍高于pH為3～4時的原因是，依據(jù)鐵離子水解顯酸性可知，氫離子濃度大有利于抑制鐵離子的水解；
故答案為：H⁺抑制Fe³⁺水解；
（4）上述分析可知發(fā)生Zn+Cd²⁺=Zn²⁺+Cd，濾渣3為被還原出的Cd，故答案為：Cd；
（5）“前軀體”的化學式為ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O，結合反應物為硫酸鋅和碳酸氫銨，濾液中加入碳酸氫銨碳化，得到硫酸銨和二氧化碳及“前軀體”的化學式為ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O，利用原子守恒配平書寫化學方程為：3ZnSO₄+6NH₄HCO₃=ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O↓+3（NH₄）₂SO₄+5CO₂↑，碳化時所用NH₄HCO₃的實際用量為理論用量的1.1倍，其原因一是為了使Zn²⁺充分沉淀，碳酸氫銨受熱分解損失或NH₄HCO₃消耗H⁺，避免H⁺濃度過大溶解ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O，
故答案為：3ZnSO₄+6NH₄HCO₃=ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O↓+3（NH₄）₂SO₄+5CO₂↑；碳酸氫銨受熱分解損失或NH₄HCO₃消耗H⁺，避免H⁺濃度過大溶解ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O．

點評 本題考查了物質提純和分離的工業(yè)制備流程分析判斷，實驗過程的分析應用，主要是物質性質的理解應用，掌握基礎是關鍵，題目難度較大．