Question

【题目】实验室用氧化锌矿粉(主要含ZnO、FeCO3、CuO等)制备碱式碳酸锌[Zn2(OH)2CO3]，并将其用于合成氨工艺脱硫研究。

(1)“酸浸”时保持H2SO4过量的目的是___________。

(2)已知：Mn2+开始沉淀的pH=8.1。

①写出加入KMnO4溶液除铁的离子方程式：___________。

②流程中调节pH=5.4所加试剂X为____(填化学式)；试剂X、KMnO4溶液加入顺序能否互换?请判断并说明理由_____。

(3)上述流程中滤渣的成分为___________(写化学式)；“滤液”可以用作化肥，该滤液的主要成分为___________(填化学式)。

(4)检验Zn2(OH)2CO3是否洗涤干净的方法是___________。

(5)合成氨原料气脱硫原理如图，碱式碳酸锌吸收硫化氢的化学方程式为______。

Answer 1

【答案】提高矿石的浸出率（或防止Zn2+、Fe2+、Cu2+等金属离子水解） 3Fe2++MnO4-+7H2O=3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+ ZnO（或答碱式碳酸锌、碳酸锌、氢氧化锌、氨水等） 不能，强酸性条件下KMnO4被还原成Mn2+，在除去Mn2+时，会使Zn2+同时沉淀 Cu和Zn （NH4）2SO4 取最后一次洗涤液，向其中加入硝酸酸化的硝酸钡溶液，若无沉淀生成，说明沉淀洗涤干净 Zn2(OH)2CO3+2H2S＝2ZnS↓+CO2↑+3H2O

【解析】

向氧化锌矿粉（主要含ZnO、FeCO3、CuO等）加入50%～60%硫酸酸浸，氧化锌矿粉溶解，得到溶液中含有Zn2+、Fe2+、Cu2+等金属离子，加入ZnO等调节溶液pH=5.4，然后加入高锰酸钾溶液发生氧化还原反应生成Fe（OH）3沉淀和MnO2沉淀，除铁后在滤液中加入过量Zn，除去铜，加入碳酸铵调节溶液pH6.0～6.5，生成Zn2（OH）2CO3。

（1）“酸浸”时保持H2SO4过量，可使固体充分溶解，且防止Zn2+、Fe2+、Cu2+等金属离子水解，故答案为：提高矿石的浸出率（或防止Zn2+、Fe2+、Cu2+等金属离子水解）；

（2）①由流程图可知，加入高锰酸钾溶液除铁时，Fe元素以氢氧化铁的形式除去，同时生成二氧化锰沉淀，则除铁的离子方程式是3Fe2++MnO4-+7H2O=3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+，故答案为：3Fe2++MnO4-+7H2O=3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+；

②向酸浸溶液中加入X调节溶液pH=5.4，目的是中和过量的硫酸调节溶液的pH又不能引入新的杂质，所以X只能是ZnO或碱式碳酸锌、碳酸锌、氢氧化锌等；试剂X与高锰酸钾不能互换，因为在酸性条件下，高锰酸根离子被还原为锰离子，而锰离子沉淀时的pH=8.1>5.4，此时Zn2+也会沉淀，所以不能互换，故答案为：ZnO（或答碱式碳酸锌、碳酸锌、氢氧化锌、氨水等）；不能，强酸性条件下KMnO4被还原成Mn2+，在除去Mn2+时，会使Zn2+同时沉淀；

（3）向除铁的滤液中加入过量Zn，用锌还原出铜离子，除去铜，过滤得滤渣为铜和过量的锌；加入碳酸铵调节pH6.0～6.5，可生成Zn2（OH）2CO3，同时生成（NH4）2SO4，（NH4）2SO4可用作化肥，故答案为：Cu和Zn；（NH4）2SO4；

（4）Zn2（OH）2CO3沉淀表面附有可溶性的（NH4）2SO4杂质，检验Zn2(OH)2CO3是否洗涤干净实际上就是检验洗涤液中不含有硫酸根，具体操作是取最后一次洗涤液，向其中加入硝酸酸化的硝酸钡溶液，若无沉淀生成，说明沉淀洗涤干净，故答案为：取最后一次洗涤液，向其中加入硝酸酸化的硝酸钡溶液，若无沉淀生成，说明沉淀洗涤干净；

（5）碱式碳酸锌吸收硫化氢后得到ZnS沉淀，同时又二氧化碳、水生成，过滤后可达到除硫的目的，反应的化学方程式为Zn2(OH)2CO3+2H2S＝2ZnS↓+CO2↑+3H2O，故答案为：Zn2(OH)2CO3+2H2S＝2ZnS↓+CO2↑+3H2O。