Question

【題目】硫酸鋅是制造鋅鋇白和鋅鹽的主要原料，也可用于濕法電解制鋅，如圖為由鋅灰制ZnSO4·7H2O晶體的工藝流程。

已知：

①鋅灰的主要成分為ZnO，還含有CuO、PbO、MnO和FeO；

②“濾渣2”的主要成分為Fe(OH)3和MnO(OH)2。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）MnO(OH)2中Mn元素的化合價(jià)為___。

（2）為提高浸出效率，鋅灰在“酸浸”前可采取的措施有___；“酸浸”時(shí)，若硫酸濃度過(guò)高，可能發(fā)生副反應(yīng)的化學(xué)方程式為___。

（3）“濾渣1”的主要成分為___。

（4）“氧化”時(shí)，需控制溶液的pH=5.1，Fe2＋被氧化的離子方程式為___。

（5）操作a為___、過(guò)濾、洗滌、干燥。

（6）ZnSO4·7H2O產(chǎn)品的純度可用配位滴定法測(cè)定。

準(zhǔn)確稱(chēng)取一定量的ZnSO4·7H2O晶體加入250mL的錐形瓶中，加水約20mL，再加入2-3滴5%的二甲酚橙作指示劑、約5mL六亞甲基四胺緩沖溶液，搖勻。用已標(biāo)定的0.0160mol·L-1EDTA溶液滴定，滴定至溶液由紅紫色變成亮黃色，即為終點(diǎn)(ZnSO4·7H2O與EDTA按物質(zhì)的量之比1：1反應(yīng))。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：

ZnSO4·7H2O產(chǎn)品的純度為___ (保留2位有效數(shù)字)。

（7）工業(yè)上采用惰性電極作陽(yáng)極電解ZnSO4溶液可實(shí)現(xiàn)濕法煉鋅，電解過(guò)程中的離子方程式為___。

Answer 1

【答案】+4 將鋅灰粉碎、升高溫度等 2FeO＋4H2SO4=Fe2(SO4)3＋SO2↑＋4H2O PbSO4 3Fe2＋+MnO4-+8H2O=3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H＋ 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶 71% 2Zn2＋＋2H2O2Zn＋O2↑＋4H＋

【解析】

鋅白礦（鋅灰的主要成分為ZnO，還含有CuO、PbO、MnO和FeO） 加稀硫酸溶解，PbSO4不溶，過(guò)濾，濾渣1為PbSO4，濾液中含有硫酸鋅、硫酸銅、硫酸亞鐵、硫酸錳，加入鋅粉發(fā)生置換反應(yīng)：Zn+CuSO4═Cu+ZnSO4，濾渣為銅與過(guò)量的鋅粉，濾液中再加高錳酸鉀溶液、純ZnO與亞鐵離子反應(yīng)生成MnO(OH)2和氫氧化鐵沉淀，“濾渣2”的主要成分為Fe(OH)3和MnO(OH)2，過(guò)濾，濾液為硫酸鋅，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾得到ZnSO4·7H2O晶體。

（1）MnO(OH)2中Mn元素的化合價(jià)為+4價(jià)。故答案為：+4；

（2）為提高浸出效率，鋅灰在“酸浸”前可采取的措施有將鋅灰粉碎、升高溫度等；“酸浸”時(shí)，若硫酸濃度過(guò)高，FeO被氧化，可能發(fā)生副反應(yīng)的化學(xué)方程式為2FeO＋4H2SO4=Fe2(SO4)3＋SO2↑＋4H2O。故答案為：將鋅灰粉碎、升高溫度等；2FeO＋4H2SO4=Fe2(SO4)3＋SO2↑＋4H2O；

（3）“酸浸”時(shí)，發(fā)生的反應(yīng)有CuO+H2SO4=CuSO4+H2O；PbO+H2SO4=PbSO4+H2O；MnO+H2SO4=MnSO4 +H2O；FeO+H2SO4=FeSO4+H2O；故“濾渣1”的主要成分為PbSO4。故答案為：PbSO4；

（4）“氧化”時(shí)，需控制溶液的pH=5.1，Fe2＋被氧化的離子方程式為3Fe2＋+MnO4-+8H2O=3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H＋。故答案為：3Fe2＋+MnO4-+8H2O=3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H＋；

（5）操作a為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥。故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；

（6）ZnSO4·7H2O與EDTA按物質(zhì)的量之比1：1反應(yīng)，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，ZnSO4·7H2O產(chǎn)品的純度 =71%；

故答案為：71%；

（7）工業(yè)上采用惰性電極作陽(yáng)極電解ZnSO4溶液可實(shí)現(xiàn)濕法煉鋅，電解過(guò)程中的離子方程式為2Zn2＋＋2H2O2Zn＋O2↑＋4H＋。故答案為：2Zn2＋＋2H2O2Zn＋O2↑＋4H＋。