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、FeCO₃、MgO、CaO等，生產(chǎn)工藝流程示意如圖：
【相關(guān)資料】不溶性堿受熱分解后生成對(duì)應(yīng)的氧化物．
（1）將菱鋅礦研磨成粉的目的是

 

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）完成“氧化除鐵”步驟中反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

Fe（OH）₂+

 

+

 

═

 

+Cl^-，這個(gè)反應(yīng)中有

 

種元素的化合價(jià)發(fā)生了變化．
（3）針鐵礦（Goethite）是以德國(guó)詩(shī)人歌德（Goethe）名字命名的，化學(xué)式是FeO（OH），組成元素Fe、O、H的質(zhì)量比是

 

；
（4）根據(jù)如表數(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	-	-

（5）工業(yè)上從“濾液3”制取MgO過(guò)程中，合適的反應(yīng)物是

 

（選填序號(hào)）．
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)濃縮蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶

 

、過(guò)濾，洗滌，干燥．
（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)的相互轉(zhuǎn)化和制備,酸的化學(xué)性質(zhì),有關(guān)元素化合價(jià)的計(jì)算,元素質(zhì)量比的計(jì)算,質(zhì)量守恒定律及其應(yīng)用

專(zhuān)題：物質(zhì)的制備

分析：（1）根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素進(jìn)行分析，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，根據(jù)反應(yīng)前后元素的化合價(jià)進(jìn)行分析；
（3）根據(jù)組成中的原子個(gè)數(shù)和相對(duì)原子質(zhì)量進(jìn)行分析；
（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(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進(jìn)行分析；
（5）根據(jù)從“濾液3”制取MgO過(guò)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(guò)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(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，所以將菱鋅礦研磨成粉的目的是：充分反應(yīng)，加快反應(yīng)速度，提高產(chǎn)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^-，反應(yīng)前鐵元素是+2價(jià)，氯元素是+1價(jià)，氧元素是-2價(jià)，反應(yīng)后鐵元素是+3價(jià)，氯元素是-1價(jià)，氧元素是-2價(jià)，所以這個(gè)反應(yīng)中有2種元素的化合價(jià)發(fā)生了變化；
（3）組成元素Fe、O、H的原子個(gè)數(shù)是1、2、1，所以元素Fe、O、H的質(zhì)量比是56：（2×16）：1=56：32：1；
（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，pH應(yīng)介于8.0≤pH＜10.4，所以理論上可選用的最大區(qū)間為：8.0≤pH＜10.4；
（5）從“濾液3”制取MgO過(guò)程中，應(yīng)先生成Mg（OH）₂，溶液堿性應(yīng)較強(qiáng)，b、d符合，而純堿溶液水解呈堿性，堿性較弱，所以合適的反應(yīng)物是為：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(guò)濾后洗滌并干燥，所以蒸發(fā)濃縮蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾，洗滌，干燥；
（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

，ZnCO₃ 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

125m 2

81m 1

×100%．
故答案為：（1）充分反應(yīng)，加快反應(yīng)速度，提高產(chǎn)率；
（2）2Fe（OH）₂+ClO^-+H₂O═2Fe（OH）₃+Cl^-，2；
（3）56：32：1；
（4）8.0≤pH＜10.4；
（5）b、d；
（6）降溫結(jié)晶；
（7）125m₂/81m₁．

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．