Question

【題目】氧化鋅是一種無毒的無機(jī)化合物，可用于生產(chǎn)嬰兒爽身粉。鋅焙砂主要含ZnO、ZnFe2O4，還含有少量Al2O3、FeO、Fe2O3、CuO、SiO2等氧化物。如圖是工業(yè)上利用鋅焙砂制取氧化鋅的流程圖。

已知：幾種常見金屬離子形成氫氧化物沉淀時的pH值如下表：

氫氧化物	Fe(OH)2	Fe(OH)3	Al(OH)3	Cu(OH)2	Zn(OH)2
開始沉淀pH	7.0	2.7	3.7	4.2	6.4
完全沉淀pH	9.2	3.2	5.2	6.7	8.0

回答下列問題：

（1）ZnFe2O4中鐵的化合價是__，H2O2的電子式為___。

（2）“酸浸”時ZnFe2O4會生成兩種鹽，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為__。

（3）“除雜（1）”是為了除去浸出液中的Fe3+、Fe2+、Al3+，加入H2O2溶液的目的是（用離子方程式表示）__，為了加快反應(yīng)速率，可適當(dāng)加熱。加入的H2O2溶液比預(yù)計(jì)的要多了許多，原因是：__；需要調(diào)節(jié)的pH的范圍是__，所加的試劑X是__（填化學(xué)式）

（4）“沉淀”時，需要控制溫度在40℃，目的是：__。

（5）“濾液”中溶質(zhì)的主要成份是__（寫化學(xué)式）。

Answer 1

【答案】+3 ZnFe2O4+4H2SO4=ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 溫度過高和反應(yīng)生成的Fe3+的催化作用均加速率H2O2的分解 5.2≤pH＜6.4 ZnO[或ZnCO3、Zn(OH)2等] 防止NH4HCO3分解，NH3·H2O揮發(fā) (NH4)2SO4

【解析】

根據(jù)流程圖知，鋅焙砂粉碎后酸浸后得到的溶液中溶質(zhì)主要為硫酸鐵、硫酸亞鐵、硫酸鋅、硫酸銅、和硫酸鋁，殘?jiān)鼮槲捶磻?yīng)的二氧化硅，除雜（1）主要除去氫氧化鐵、氫氧化鋁和部分氫氧化銅沉淀；加入鋅置換出溶液中的Cu2+，此時溶液中的陽離子為Zn2+，陰離子為SO42-，再加入碳酸氫銨和氨水的混合物，反應(yīng)得到碳酸鋅沉淀，據(jù)此分析解答。

（1）ZnFe2O4中Zn為+2價，O為-2價，根據(jù)化合物中元素化合價代數(shù)和為0分析，鐵的化合價是+3；H2O2屬于共價分子，其電子式為，故答案為：+3；；

（2）ZnFe2O4中含有鋅離子和鐵離子，所以與酸反應(yīng)生成硫酸鋅和硫酸鐵，化學(xué)方程式為：ZnFe2O4+4H2SO4=ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O，故答案為：ZnFe2O4+4H2SO4=ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O；

（3）加入H2O2溶液的目的是將Fe2+氧化為Fe3+，更容易完全沉淀，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；根據(jù)題給信息分析知，加入過多的H2O2原因是：溫度過高和反應(yīng)生成的Fe3+的催化作用均加速率H2O2的分解；根據(jù)題給數(shù)據(jù)分析，pH=5.2時，鐵離子、鋁離子完全沉淀，pH=6.4時，鋅離子開始沉淀，所以需要調(diào)節(jié)的pH的范圍是5.2≤pH＜6.4，為了保證不引入新的雜質(zhì)，所加的試劑X是ZnO[或ZnCO3、Zn(OH)2等]，故答案為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；溫度過高和反應(yīng)生成的Fe3+的催化作用均加速率H2O2的分解；5.2≤pH＜6.4；ZnO[或ZnCO3、Zn(OH)2等]；

（4）“沉淀”時，加入的NH4HCO3受熱易分解，且NH3·H2O揮發(fā)，故答案為：防止NH4HCO3分解，NH3·H2O揮發(fā)；

（5）根據(jù)流程分析，溶液中存在NH4+和SO42-，所以“濾液”中溶質(zhì)的主要成份是(NH4)2SO4，故答案為：(NH4)2SO4。