Question

硫酸鋅可作為食品鋅強(qiáng)化劑的原料．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、FeCO₃MgO、CaO等，生產(chǎn)工藝流程示意如下：
（1）將菱鋅礦研磨成粉的目的是

 

．
（2）完成“氧化除鐵”步驟中反應(yīng)的離子方程式：□Fe（OH）₂+□

 

+□

 

═□Fe（OH）₃+□Cl^-
（3）針鐵礦（Goethite）是以德國(guó)詩(shī)人歌德（Goethe）名字命名的，組成元素是Fe、O和H，化學(xué)相對(duì)分子質(zhì)量為89，化學(xué)式是

 

．
（4）根據(jù)下表數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)“濾液2”的pH時(shí)，理論上可選用的最大區(qū)間為

 

．

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

（5）“濾液4”之后的操作依次為

 

、

 

、過(guò)濾，洗滌，干燥．
（6）抽濾裝置如下圖所示，該裝置中的錯(cuò)誤之處是

 

；抽濾完畢或中途需停止抽濾時(shí)，應(yīng)先

 

，然后

 

．
（7）分析圖中數(shù)據(jù)，菱鋅礦粉中ZnCO₃ 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素回答，固體表面積越大，反應(yīng)速率越大；
（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；
（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(duì)原子量為56，扣掉56剩下33，化學(xué)式中只能含有2個(gè)氧原子和1個(gè)氫原子，來(lái)判斷可能的組成；
（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(kāi)始沉淀時(shí)的pH、Zn（OH）₂開(kāi)始沉淀時(shí)的pH，以及Mg（OH）₂沉淀完全時(shí)的pH、Zn（OH）₂沉淀完全時(shí)的pH；
（5）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(guò)濾后洗滌并干燥等操作來(lái)回答；
（6）圖中的兩處錯(cuò)誤為布氏漏斗的斜面應(yīng)朝向吸濾瓶的支管口，安全瓶?jī)?nèi)應(yīng)短管進(jìn)長(zhǎng)管出；吸濾完畢時(shí)，應(yīng)先拆下連接抽氣泵間的橡皮管，然后關(guān)閉水龍頭，其原因是防止倒吸；
（7）利用關(guān)系式法來(lái)計(jì)算質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答： 解：（1）將菱鋅礦研磨成粉可以增加反應(yīng)時(shí)的接觸面積，使得反應(yīng)更加充分，故答案為：增大反應(yīng)物接觸面積或增大反應(yīng)速率或使反應(yīng)更充分；
（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，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe（OH）₂+ClO^-+H₂O═2Fe（OH）₃+Cl^-，
故答案為：2；1；ClO^-；1；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(duì)原子量為56，扣掉56剩下33，化學(xué)式中只能含有2個(gè)氧原子和1個(gè)氫原子，所以可能的組成為FeO（OH），
故答案為：FeO（OH）；
（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(kāi)始沉淀時(shí)的pH、Zn（OH）₂開(kāi)始沉淀時(shí)的pH，Mg（OH）₂沉淀完全時(shí)的pH、Zn（OH）₂沉淀完全時(shí)的pH，Mg（OH）₂開(kāi)始沉淀時(shí)的pH為10.4、Zn（OH）₂開(kāi)始沉淀時(shí)的pH為6.4，Mg（OH）₂沉淀完全時(shí)的pH為12.4、Zn（OH）₂沉淀完全時(shí)的pH8.0，所以理論上可選用的最大區(qū)間為8.0≤pH≤10.4；
故答案為：8.0≤pH≤10.4；
（5））“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(guò)濾后洗滌并干燥，
故答案為：蒸發(fā)濃縮；冷卻結(jié)晶；
（6）圖中的兩處錯(cuò)誤為布氏漏斗的斜面應(yīng)朝向吸濾瓶的支管口，安全瓶?jī)?nèi)應(yīng)短管進(jìn)長(zhǎng)管出；吸濾完畢時(shí)，應(yīng)先拆下連接抽氣泵間的橡皮管，然后關(guān)閉水龍頭，其原因是防止倒吸；故答案為：布氏漏斗的斜面應(yīng)朝向吸濾瓶的支管口，安全瓶?jī)?nèi)應(yīng)短管進(jìn)長(zhǎng)管出；拆下連接抽氣泵間的橡皮管；關(guān)閉水龍頭；
（7）設(shè)碳酸鋅的質(zhì)量為m，利用關(guān)系式法計(jì)算：
ZnCO₃----ZnO
125      81
m        m₂
ZnCO₃的質(zhì)量為

125m 2

81

g，ZnCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

125m2

81m1

×100%，故答案為：

125m2

81m1

×100%．

點(diǎn)評(píng)：本題是流行的化工工藝流程題，主要依據(jù)流程圖中涉及的化學(xué)知識(shí)、化學(xué)原理來(lái)設(shè)計(jì)問(wèn)題．能夠?qū)��?shí)際問(wèn)題分解，通過(guò)運(yùn)用相關(guān)知識(shí)，采用分析、綜合的方法，解決簡(jiǎn)單化學(xué)問(wèn)題．