Question

實驗室用氧化鋅礦粉（主要含ZnO、FeCO₃、CuO等）制備堿式碳酸鋅[Zn₂（OH）₂CO₃]，并將其用于合成氨工藝脫硫研究．

（1）“酸浸”時保持H₂SO₄過量的目的是

 

．
（2）已知：Mn²⁺開始沉淀的pH=8.1．
①寫出加入KMnO₄溶液除鐵的離子方程式：

 

．
②流程中調(diào)節(jié)pH=5.4所加試劑X為

 

（填化學(xué)式）；試劑X、KMnO₄溶液加入順序能否互換？請判斷并說明理由

 

．
（3）上述流程中的“濾液”可以用作化肥，該濾液的主要成分為

 

（填化學(xué)式）．
（4）合成氨原料氣脫硫原理如圖，堿式碳酸鋅吸收硫化氫的化學(xué)方程式為

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實驗設(shè)計題

分析：氧化鋅礦粉（主要含ZnO、FeCO₃、CuO等）加入50%～60%硫酸酸浸，溶液中含有Zn²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺等金屬離子，加入ZnO等調(diào)節(jié)溶液pH=5.4，然后加入高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Fe（OH）₃和MnO₂，除雜后在濾液中加入過量Zn，除去銅，加入碳酸銨調(diào)節(jié)pH6.0～6.5，可生成Zn₂（OH）₂CO₃，以此解答該題．

解答： 解：氧化鋅礦粉（主要含ZnO、FeCO₃、CuO等）加入50%～60%硫酸酸浸，溶液中含有Zn²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺等金屬離子，加入ZnO等調(diào)節(jié)溶液pH=5.4，然后加入高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Fe（OH）₃和MnO₂，除雜后在濾液中加入過量Zn，除去銅，加入碳酸銨調(diào)節(jié)pH6.0～6.5，可生成Zn₂（OH）₂CO₃，
（1）“酸浸”時保持H₂SO₄過量，可使固體充分溶解，且防止Zn²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺等金屬離子水解，
故答案為：提高礦石的浸出率（或防止Zn²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺等金屬離子水解）；
（2）①由流程可知，KMnO₄溶液與鐵反應(yīng)生成Fe（OH）₃和MnO₂，反應(yīng)的離子方程式為3Fe²⁺+MnO₄^-+7H₂O=3Fe（OH）₃↓+MnO₂↓+5H⁺，
故答案為：3Fe²⁺+MnO₄^-+7H₂O=3Fe（OH）₃↓+MnO₂↓+5H⁺；
 ②流程中調(diào)節(jié)pH=5.4，有利于鐵離子的水解，且不能引入新雜質(zhì)，可加入含鋅的化合物，如ZnO（或答堿式碳酸鋅、碳酸鋅、氫氧化鋅、氨水等），試劑X、KMnO₄溶液加入順序不能互換，因強(qiáng)酸性條件下KMnO₄被還原成Mn²⁺，在除去Mn²⁺時，會使Zn²⁺同時沉淀，
故答案為：ZnO（或答堿式碳酸鋅、碳酸鋅、氫氧化鋅、氨水等）；不能，強(qiáng)酸性條件下KMnO₄被還原成Mn²⁺，在除去Mn²⁺時，會使Zn²⁺同時沉淀；
（3）加入碳酸銨調(diào)節(jié)pH6.0～6.5，可生成Zn₂（OH）₂CO₃，同時生成（NH₄）₂SO₄，可用作化肥，故答案為：（NH₄）₂SO₄；
（4）由流程可知堿式碳酸鋅吸收硫化氫可生成ZnS，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Zn₂（OH）₂CO₃+2H₂S=2ZnS↓+CO₂↑+3H₂O，
故答案為：Zn₂（OH）₂CO₃+2H₂S=2ZnS↓+CO₂↑+3H₂O．

點評：本題是流行的化工工藝流程題，為高考常見題型，側(cè)重于學(xué)生的分析、實驗?zāi)芰Φ目疾椋�題目主要依據(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)�實際問題分解，通過運用相關(guān)知識，采用分析、綜合的方法，解決簡單化學(xué)問題．