Question

【题目】以炼锌厂的烟道灰（主要成分为ZnO，另含少量Fe2O3、CuO、SiO2、MnO等）为原料可生产草酸锌晶体（ZnC2O42H2O）

已知：常温下Ksp[Fe（OH）3]＝2.6×10-39， Ksp[Cu（OH）2]＝2.2×10-20。

请问答下列问题：

（1）为了提高“酸浸”时锌元素的浸出率，可以采取的措施有：_________、________（填写2条）。

（2）“除锰”反应后，溶液的pH__________（填“增大”“减小”或“不变”）。

（3）常温下“除铁”反应中，加入ZnCO3可调节溶液的pH，使得Fe3+和部分Cu2+被除去，当两种沉淀共存且溶液的pH＝8时，c（Cu2+）/ c（ Fe3+）＝________________ 。

（4）“除铜”反应的离子方程式为________。

（5）若“沉淀”过程中采用Na2C2O4代替（NH4）2C2O4生产草酸锌晶体，应该在搅拌下，将Na2C2O4溶液缓慢加入ZnCl2溶液中，如果顺序颠倒，会产生的不良后果是__________。

（6）将草酸锌晶体加热分解可得到一种纳米材料。加热过程中固体残留率（剩余固体的质量/原始固体的质量×100%）随温度的变化如图所示，则A、B点固体的化学式分别为____、___________。

Answer 1

【答案】适当提高盐酸浓度 适当提高反应温度、适当加快搅拌速率、适当延长酸浸时间（填2条即可） 减小 8.5×1012 ZnS+Cu2+CuS+Zn2+ 产生Zn （OH）2杂质 ZnC2O4 ZnO

【解析】

用含主要成分为ZnO，还含有少量Fe2O3，CuO，SiO2和MnO的原料制备草酸锌晶体，所以制备过程中应当想办法除去Fe，Cu，Si，Mn等杂质元素；第一步对原料进行酸浸操作，除SiO2不溶于盐酸外，其余的组分都溶解成相应的金属阳离子，这一步就将SiO2杂质去除了；接着，向酸浸后的滤液中加入过氧化氢，进行除锰操作，原料中的Mn为+2价，除锰操作获得的是+4价的锰，所以这一步骤中，Mn被氧化；接着，除铁步骤利用ZnO调节溶液pH值，将Fe3+除去；除铜步骤，加入的是ZnS，生成CuS，这一步涉及沉淀的转化反应；最后向溶液中加入草酸铵最终获得草酸锌产品。

(1)为了提高浸出率，可以想办法提高酸浸时的反应速率，或者延长酸浸时间；因此可以提高酸浓度，或者提高温度，或者充分搅拌等；

(2)除锰步骤中，过氧化氢与溶液中的Mn2+发生氧化还原反应，离子方程式为：；由于生成了H+，所以溶液的pH减小；

(3)Fe(OH)3和Cu(OH)2两种沉淀共存时，有：以及成立；所以：；

(4)除铜时加入的是ZnS，生成的是CuS，发生的反应离子方程式为：；

(5)由于草酸钠的碱性相比于草酸铵更强，所以若将ZnCl2溶液直接加入草酸钠溶液中，可能会生成Zn(OH)2杂质；

(6)假设加热的草酸锌晶体的初始质量为189g，即1mol；那么根据图像可知，A点时，固体质量剩余约为153g，失去的质量恰好是草酸锌晶体中结晶水的质量，所以A点固体的化学式为ZnC2O4；B点时，固体剩余质量约为81g，B点后质量几乎不再变化，根据质量守恒关系，B点的固体中除65g锌元素，剩余的即为16gO元素，所以B点固体的化学式为ZnO。