Question

（16分）ZnO是電鍍、涂料、有機合成等化學工業(yè)的重要原料。某課題組設計由含鋅工業(yè)廢料（含F(xiàn)e、Cu、Mn等雜質）生產(chǎn)ZnO的工藝流程如下：

已知：黃鈉鐵礬在pH為1.5，溫度為90℃時完全沉淀，且易于過濾。

2Cu +O2 +2H2SO4 == 2CuSO4+2H2O

（1）步驟①的浸取液里除含有Zn2+、Mn2+以外，還含有的金屬離子有 、 ，所加試劑X為Na2SO4和_________的混合液。

（2）步驟②可進一步氧化除鐵，還氧化除去了Mn2+，試寫出相應的除去Mn2+的離子方程式_________________________，步驟③加入的試劑是_______，整個工藝流程中可以循環(huán)使用的試劑是_____________。

（3）步驟⑤中檢驗沉淀是否洗滌干凈的操作方法是____________________________。

（4）步驟④碳化實際得到的是一種堿式碳酸鋅[ZnCO3·xZn(OH)2·yH2O]，取該樣品7.18 g，充分灼燒后測得殘留物質量為4.86 g，將所得氣體通入足量澄清石灰水中，得到2.00 g沉淀，則此堿式碳酸鋅的化學式是________________。

Answer 1

（16分）

（1）Fe3+、Cu2+（2分）, H2SO4（2分）

（2）Mn2++H2O2+H2O==MnO(OH)2↓+2H+（3分）, Zn（2分），Na2SO4（2分）

（3）取最后一次洗滌濾液1~2mL于試管中，向其中滴加BaCl2溶液，若無白色沉淀生成，則表明已洗滌干凈（答案合理即可）（2分）

（4）ZnCO3·2Zn(OH)2·2H2O或Zn3(OH)4CO3·2H2O（3分）

【解析】

試題分析：根據(jù)流程分析，試劑X中含有硫酸，F(xiàn)e與硫酸反應生成硫酸亞鐵，被氧氣氧化為鐵離子，鐵離子與硫酸鈉反應生成黃鈉鐵礬，過量除去；Cu與硫酸、氧氣反應生成硫酸銅，Mn與硫酸反應生成硫酸錳，加入過氧化氫氧化后，調節(jié)溶液的pH，使Mn元素轉化為MnO(OH)2，剩余鐵離子還可轉化為氫氧化鐵沉淀；再加入過量Zn粉，可與銅離子發(fā)生置換反應生成單質Cu，從而除去銅離子，最后加入碳酸鈉后得到碳酸鋅沉淀，灼燒后得到ZnO。

（1）根據(jù)以上分析，步驟①的浸取液里除含有Zn2+、Mn2+以外，還含有的金屬離子有Fe3+、Cu2+；所加試劑X為Na2SO4和H2SO4的混合液；

（2）錳離子與過氧化氫反應生成MnO(OH)2↓和氫離子，離子方程式Mn2++H2O2+H2O==MnO(OH)2↓+2H+；步驟③加入的試劑是Zn單質，與銅離子發(fā)生置換反應；硫酸鋅溶液中加入碳酸鈉后生成碳酸鋅和硫酸鈉，而流程開始時加入了硫酸鈉，所以整個工藝流程中可以循環(huán)使用的試劑是Na2SO4；

（3）生成的碳酸鋅沉淀中可能含有硫酸根離子，所以檢驗沉淀是否洗滌干凈，可取最后一次洗滌濾液1~2mL于試管中，向其中滴加BaCl2溶液，若無白色沉淀生成，則表明已洗滌干凈；

（4）根據(jù)題意，最終得到的ZnO的物質的量是4.86g/81g/mol=0.06mol，2.00g沉淀為碳酸鈣，所以生成二氧化碳的物質的量是2.00g/100g/mol=0.02mol，ZnCO3·xZn(OH)2·yH2O（x+1）ZnO+CO2↑+(x+y)H2O，則生成水的物質的量是（7.18g-4.86g-0.02mol×44g/mol）/18g/mol=0.08mol，所以ZnO、CO2、H2O的物質的量比是0.06:0.02:0.08=3:1:4=（x+1）:1：（x+y），解得x=2,y-2，則此堿式碳酸鋅的化學式是ZnCO3·2Zn(OH)2·2H2O或Zn3(OH)4CO3·2H2O。

考點：考查工藝流程的分析，物質化學式的計算