Question

【题目】活性氧化锌用作橡胶硫化的活性剂、补强剂。以氧化锌粗品为原料制备活性氧化锌的生产工艺流程如下：

一些阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Cu(OH)2	Zn(OH)2	Fe(OH)2
pH	3.2	6.7	8.0	9.7

（1）“溶解”前将氧化锌粗品粉碎成细颗粒，目的是_____________________________。

（2）“溶解”后得到的酸性溶液中含有Zn2＋、SO42－，另含有Fe2＋、Cu2＋等杂质。先加入___________（填“Na2CO3”或“H2SO4”）调节溶液的pH至5.4，然后加入适量KMnO4，Fe2＋转化为Fe(OH)3，同时KMnO4转化为MnO2,，经检测溶液中Fe2＋的浓度为0.009mol·L－1，则每升溶液中至少应加入__________mol KMnO4。

（3）杂质Cu2＋可利用置换反应除去，应选择的试剂是___________。

（4）“沉淀”后所得“滤渣”的成分为ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O，其在450～500℃下进行“煅烧”，“煅烧”反应的化学方程式为____________________________。

Answer 1

【答案】增大固液接触面积，加快溶解时的反应速率 Na2CO3 0.003 锌粉 ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O3ZnO＋CO2↑＋3H2O↑

【解析】

制备活性氧化锌流程为：氧化锌粗品中加入稀硫酸，氧化锌、铁的氧化物、氧化铜与稀硫酸反应，通过过滤操作分离出滤渣，滤液中含有铁离子、亚铁离子、锌离子、铜离子，酸化滤液后加入适量碳酸钠溶液得到沉淀ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O，经过煅烧得到ZnO，据此解答。

（1）“溶解”前将氧化锌粗品粉碎成细颗粒，目的是增大固液接触面积，加快溶解时的反应速率。

（2）“溶解”后得到的酸性溶液中含有Zn2＋、SO42－，另含有Fe2＋、Cu2＋等杂质，先加入Na2CO3调节溶液的pH至5.4，使溶液的酸性减弱，然后加入适量KMnO4，Fe2＋转化为Fe(OH)3，同时KMnO4转化为MnO2，在KMnO4中锰元素的化合价降低，该反应中作为氧化剂，反应的离子方程式为MnO4-+3Fe2++7H2O＝MnO2+3Fe(OH)3↓+5H+。经检测溶液中Fe2＋的浓度为0.009mol·L－1，即1L溶液中亚铁离子的物质的量是0.009mol，则依据方程式可知消耗高锰酸钾是0.003mol，所以每升溶液中至少应加入0.003mol KMnO4。

（3）由于制备活性氧化锌，杂质Cu2+可利用置换反应除去，不能引入杂质，所以应选择的试剂是锌粉；

（4）“沉淀”得到ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O，“煅烧”在450～500℃下进行，根据原子守恒可知“煅烧”反应的化学方程式为ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O3ZnO＋CO2↑＋3H2O↑。