Question

7．锌浮渣主要含Zn、ZnO、SiO₂、Fe²⁺、Cd²⁺、Mn²⁺，工业上可通过控制条件逐一除去杂质以制备超细活性氧化锌，其工艺流程如图1：
（1）锌浮渣利用硫酸浸出后，将滤渣Ⅰ进行再次浸出，其目的是提高锌元素的总浸出率．
（2）净化Ⅰ是为了将Mn²⁺转化为MnO₂而除去，试写出该反应的离子方程式Mn²⁺+S₂O₈^2-+2H₂O=MnO₂↓+2SO₄^2-+4H⁺．
（3）90℃时，净化2溶液中残留铁的浓度受pH影响如图2pH值较小时，虽有利于Fe²⁺转化为Fe³⁺，但残留铁的浓度仍高于pH为3～4时的原因是H⁺抑制Fe³⁺水解．
（4）滤渣3的主要成分为Cd（填化学式）．
（5）碳化在50℃进行，“前躯体”的化学式为ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O，写出碳化过程生成“前躯体”的化学方程式3ZnSO₄+6NH₄HCO₃=ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O↓+3（NH₄）₂SO₄+5CO₂↑；碳化时所用NH₄HCO₃的实际用量为理论用量的1.1倍，其原因一是为了使Zn²⁺充分沉淀，二是碳酸氢铵受热分解损失或NH₄HCO₃消耗H⁺，避免H⁺浓度过大溶解ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O．

Answer 1

分析 锌浮渣主要含Zn、ZnO、SiO₂、Fe²⁺、Cd²⁺、Mn²⁺，加入稀硫酸浸出过滤，得到滤渣Ⅰ为SiO₂ ，净化Ⅰ加入（NH₄）₂S₂O₈溶液，PH=5.4是为了将Mn²⁺转化为MnO₂而除去，过滤得到滤渣Ⅱ为MnO₂，滤液在加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，调节溶液PH沉淀铁离子生成FeOOH，过滤得到滤液中加入锌置换铬，过滤得到的金属位Cd，滤液中加入碳酸氢铵碳化，得到硫酸铵和二氧化碳及“前躯体”的化学式为ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O，制备得到超细活性氧化锌；
（1）滤渣Ⅰ进行再次浸出的目的是提高锌元素的浸出率；
（2）（NH₄）₂S₂O₈溶液，PH=5.4是为了将Mn²⁺转化为MnO₂而除去，发生氧化还原反应；
（3）依据铁离子水解显酸性分析，氢离子浓度大有利于抑制铁离子的水解；
（4）上述分析可知滤渣3为被还原出的Cd；
（5）依据“前躯体”的化学式为ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O，结合反应物为硫酸锌和碳酸氢铵，利用原子守恒配平书写化学方程，碳化时所用NH₄HCO₃的实际用量为理论用量的1.1倍，其原因一是为了使Zn²⁺充分沉淀，碳酸氢铵受热分解损失．

解答 解：由工业生产流程可知，锌浮渣主要含Zn、ZnO、SiO₂、Fe²⁺、Cd²⁺、Mn²⁺，加入稀硫酸浸出过滤，得到滤渣Ⅰ为SiO₂ ，净化Ⅰ加入（NH₄）₂S₂O₈溶液，PH=5.4是为了将Mn²⁺转化为MnO₂而除去，过滤得到滤渣Ⅱ为MnO₂，滤液在加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，调节溶液PH沉淀铁离子生成FeOOH，过滤得到滤液中加入锌置换铬，过滤得到的金属位Cd，滤液中加入碳酸氢铵碳化，得到硫酸铵和二氧化碳及“前躯体”的化学式为ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O，制备得到超细活性氧化锌；
（1）锌浮渣利用硫酸浸出后，滤渣Ⅰ进行再次浸出的目的是提高锌元素的浸出率；
故答案为：提高锌元素的总浸出率；
（2）（NH₄）₂S₂O₈溶液具有氧化性，在PH=5.4时是为了将Mn²⁺转化为MnO₂而除去，发生氧化还原反应，反应的离子方程式为：Mn²⁺+S₂O₈^2-+2H₂O=MnO₂↓+2SO₄^2-+4H⁺；
故答案为：Mn²⁺+S₂O₈^2-+2H₂O=MnO₂↓+2SO₄^2-+4H⁺；
（3）90℃时，净化2溶液中残留铁的浓度受pH影响如图2pH值较小时，虽有利于Fe²⁺转化为Fe³⁺，但残留铁的浓度仍高于pH为3～4时的原因是，依据铁离子水解显酸性可知，氢离子浓度大有利于抑制铁离子的水解；
故答案为：H⁺抑制Fe³⁺水解；
（4）上述分析可知发生Zn+Cd²⁺=Zn²⁺+Cd，滤渣3为被还原出的Cd，故答案为：Cd；
（5）“前躯体”的化学式为ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O，结合反应物为硫酸锌和碳酸氢铵，滤液中加入碳酸氢铵碳化，得到硫酸铵和二氧化碳及“前躯体”的化学式为ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O，利用原子守恒配平书写化学方程为：3ZnSO₄+6NH₄HCO₃=ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O↓+3（NH₄）₂SO₄+5CO₂↑，碳化时所用NH₄HCO₃的实际用量为理论用量的1.1倍，其原因一是为了使Zn²⁺充分沉淀，碳酸氢铵受热分解损失或NH₄HCO₃消耗H⁺，避免H⁺浓度过大溶解ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O，
故答案为：3ZnSO₄+6NH₄HCO₃=ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O↓+3（NH₄）₂SO₄+5CO₂↑；碳酸氢铵受热分解损失或NH₄HCO₃消耗H⁺，避免H⁺浓度过大溶解ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O．

点评 本题考查了物质提纯和分离的工业制备流程分析判断，实验过程的分析应用，主要是物质性质的理解应用，掌握基础是关键，题目难度较大．