Question

1．鋅作為人體必須的微量元素之一，當(dāng)人體缺鋅時，經(jīng)常用補(bǔ)食硫酸鋅的方式調(diào)整．工業(yè)上常用菱鋅礦生產(chǎn)硫酸鋅，菱鋅礦的主要成分是ZnCO₃，并含少量的Fe₂O₃、FeCO₃、MgO、CaO等，生產(chǎn)工藝流程示意圖如下：

（1）加過量稀鹽酸的目的是提高鋅元素的浸出率．
（2）完成“氧化除鐵”步驟中反應(yīng)的離子方程式：
2Fe（OH）₂+ClO^-+H₂O═2Fe（OH）₃+1Cl^-
（3）針鐵礦（Coethite）是以德國詩人歌德（Coethe）名字命名的，組成元素是Fe、O和H，化學(xué)式量為89，化學(xué)式是FeO（OH）．
（4）根據(jù)下表數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)“濾液 2”的pH時，理論上可選用的最大區(qū)間為8.0≤pH＜10.4．

	Mg（OH）2	Zn（OH）2	MgCO3	CaCO3
開始沉淀的pH	10.4	6.4	-	-
沉淀完全的pH	12.4	8.0	-	-
開始溶解的pH	-	10.5	-	-
Ksp	5.6×10-12	-	6.8×10-6	2.8×10-9

（5）工業(yè)上從“濾液3”制取MgO過程中，最適合的反應(yīng)物是b（選填序號）．
a．大理石粉  b．石灰乳          c．純堿溶液  d．燒堿溶液
（6）“濾液4”之后的操作依次為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥．
（7）分析流程圖中的數(shù)據(jù)，菱鋅礦粉中ZnCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于$\frac{125m2}{81m1}$×100%．

Answer 1

分析 菱鋅礦的主要成分是ZnCO₃，并含少量的Fe₂O₃、FeCO₃、MgO、CaO等，加入過量濃鹽酸，得到鋅離子、鐵離子、亞鐵離子、鎂離子和鈣離子等，加入漂白粉將二價鐵氧化為三價鐵，調(diào)節(jié)pH得到氫氧化鐵沉淀，調(diào)節(jié)濾液2的PH要想生成Zn（OH）₂沉淀而不生成Mg（OH）₂，必須知道Mg（OH）₂開始沉淀時的pH、Zn（OH）₂開始沉淀時的pH，Mg（OH）₂沉淀完全時的pH、Zn（OH）₂沉淀完全時的pH，pH應(yīng)介于8.0≤pH＜10.4，濾液2中主要為氯化鎂，氫氧化鎂與硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅，將溶液蒸發(fā)、結(jié)晶、過濾后洗滌并干燥得到晶體．
（1）鋅能與鹽酸反應(yīng)；
（2）根據(jù)所加入物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，根據(jù)質(zhì)量守恒定律配平化學(xué)方程式，根據(jù)反應(yīng)前后元素的化合價進(jìn)行分析；
（3）根據(jù)化學(xué)式量為89，組成元素是Fe、O、H，其中鐵的相對原子量為56，扣掉56剩下33，化學(xué)式中只能含有2個氧原子和1個氫原子，來判斷可能的組成；
（4）根據(jù)調(diào)節(jié)濾液2的PH要想生成Zn（OH）₂沉淀而不生成Mg（OH）₂，必須知道Mg（OH）₂開始沉淀時的pH、Zn（OH）₂開始沉淀時的pH，Mg（OH）₂沉淀完全時的pH、Zn（OH）₂沉淀完全時的pH進(jìn)行分析；
（5）根據(jù)從“濾液3”制取MgO過程中，應(yīng)先生成Mg（OH）₂進(jìn)行分析；
（6）根據(jù)從溶液中制得干燥純凈的固體一般有蒸發(fā)、結(jié)晶、過濾后洗滌并干燥等操作進(jìn)行分析；
（7）根據(jù)題中提供的數(shù)據(jù)，利用各物質(zhì)之間的反應(yīng)關(guān)系式來計算質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）鋅能與鹽酸反應(yīng)，提高鋅元素的浸出率，故答案為：提高鋅元素的浸出率；
（2）流程中“氧化除鐵”是加入漂白粉，方程式后面產(chǎn)物中又有氯離子，可知氧化劑是ClO^-，觀察方程式前后可以推出還要加入水分子，所以“氧化除鐵”步驟中反應(yīng)的化學(xué)方程式：2Fe（OH）₂+ClO^-+H₂O═2Fe（OH）₃+Cl^-，故答案為：2；ClO^-；H₂O；2；1；
（3）化學(xué)式量為89，組成元素是Fe、O、H，其中鐵的相對原子量為56，扣掉56剩下33，化學(xué)式中只能含有2個氧原子和1個氫原子，所以可能的組成為FeO（OH），
故答案為：FeO（OH）（或其它合理答案）；
（4）調(diào)節(jié)濾液2的PH要想生成Zn（OH）₂沉淀而不生成Mg（OH）₂，必須知道Mg（OH）₂開始沉淀時的pH、Zn（OH）₂開始沉淀時的pH，Mg（OH）₂沉淀完全時的pH、Zn（OH）₂沉淀完全時的pH，pH應(yīng)介于8.0≤pH＜10.4，
故答案為：8.0≤pH＜10.4；
（5）從“濾液3”制取MgO過程中，應(yīng)先生成Mg（OH）₂，溶液堿性應(yīng)較強(qiáng)，bd符合，而純堿溶液水解呈堿性，堿性較弱，故答案為：bd；
（6）“濾液4”之后的操作目的是得到純凈的固體，應(yīng)將溶液蒸發(fā)、結(jié)晶、過濾后洗滌并干燥，故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；
（7）設(shè)碳酸鋅的質(zhì)量為m，利用關(guān)系式法計算：
ZnCO₃----ZnO
125 81
m   m₂
ZnCO₃ 的質(zhì)量為$\frac{125m2}{81}$
ZnCO₃ 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{125m2}{81m1}$×100%，
故答案為：$\frac{125m2}{81m1}$×100%．

點(diǎn)評 本題是流行的化工工藝流程題，難度不大，主要依據(jù)流程圖中涉及的化學(xué)知識、化學(xué)原理來設(shè)計問題．能夠?qū)��?shí)際問題分解，通過運(yùn)用相關(guān)知識，采用分析、綜合的方法，解決簡單化學(xué)問題（過程：情景體現(xiàn)--化學(xué)視角--分解解析--問題解決）．