Question

【題目】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 、FeCO3　 、MgO、CaO等，生產(chǎn)工藝流程示意如下：

請回答下列問題：

（1）將菱鋅礦研磨成粉的目的是：______________________________。

（2）漂白粉的有效成分是NaClO,請完成“氧化除鐵”步驟中反應(yīng)的離子方程式：_______________________

□Fe(OH)2+ □ClO- + □_____＝ □Fe(OH)3 + □ Cl－

（3）針鐵礦（Goethite）是以德國詩人歌德（Goethe）名字命名的，組成元素是Fe、O和H，相對分子質(zhì)量為89，化學(xué)式是____________（不用考慮化學(xué)式中各元素的排列順序）。

（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
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

（5）假設(shè)各步轉(zhuǎn)化均完全，分析圖中數(shù)據(jù)可知：菱鋅礦粉中ZnCO3的質(zhì)量是_____________。

Answer 1

【答案】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）2Fe(OH)2 + ClO－ + H2O = 2Fe(OH)3 + Cl－FeO(OH)8.0≤pH＜10.4125m2/81

【解析】

試題分析：菱鋅礦的主要成分是ZnCO3，并含少量的Fe2O3、FeCO3、MgO、CaO等，加入過量濃鹽酸溶解，過濾除去不溶物，濾液中含有氯化鋅、氯化鐵、氯化亞鐵、氯化鎂、氯化鈣及未反應(yīng)的HCl，加入漂白粉將二價(jià)鐵氧化為三價(jià)鐵，調(diào)節(jié)pH得到氫氧化鐵沉淀，過濾分離后，再調(diào)節(jié)濾液pH得到Zn(OH)2沉淀，且不能生成Mg(OH)2。氫氧化鋅用硫酸溶解，用Zn粉除去過量的硫酸，將溶液蒸發(fā)、結(jié)晶、過濾后洗滌并干燥得到晶體，據(jù)此分析判斷。

解析：（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；

（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－；

（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(gè)氧原子和1個(gè)氫原子，所以可能的組成為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開始沉淀時(shí)的pH、Zn(OH)2開始沉淀時(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開始沉淀時(shí)的pH為10.4、Zn(OH)2開始沉淀時(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；

（5）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125m2/81g。