Question

硫酸锌是制备荧光粉的原料之一。工业上由锌白矿（主要成分是ZnO，还含有Fe₂O₃、CuO、SiO₂等杂质）制备ZnSO₄•7H₂O的流程如下。

已知：常温下，溶液中的Fe³⁺、Zn²⁺、Fe²⁺以氢氧化物形式完全沉淀的pH分别为：3.7，6.5，9.7。

（1）浸取过程中提高浸出效率可采用的措施有　　（任答一条），

ZnO和硫酸反应的化学方程式为　　。

（2）加入适量锌粉的作用为：①使溶液中的Fe³⁺转化为Fe²⁺；②　　。

（3）氧化过程中H₂O₂发生反应的离子方程式为　　。

（4）加入适量Ca(OH)₂调节溶液pH，促进Fe³⁺水解，Fe³⁺水解反应的平衡常数表达式

K＝　　，Ca(OH)₂不能过量的原因是　　。

 

Answer 1

【答案】

（12分）

（1）将矿石粉碎或提高浸取温度或适当增加酸的浓度等（2分）   

ZnO+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂O（2分）

（2）除去Cu²⁺（2分）

（3）H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O（2分）

（4）c³(H⁺)/c(Fe³⁺) （2分）    防止生成Zn(OH)₂（2分）

【解析】

试题分析：（1）浸出步骤硫酸同固体废料中主要成份反应，从化学反应速率和化学平衡的影响因素来看，可通过升高温度提高硫酸锌的溶解度，或通过搅拌使反应物充分接触反应，或通过过滤后滤渣多次浸取以提高转化率，故答案为：适当提高反应温度、增加浸出时间（或其他合理答案）；ZnO和硫酸反应的化学方程式为ZnO+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂O，故答案为： ZnO+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂O；⑵加入锌粉，发生以下反应：Zn＋2H^＋=Zn^2＋＋H₂↑，Zn＋2Fe^3＋=2Fe^2＋＋Zn^2＋ ,Fe＋Cu^2＋ =Cu＋Zn^2＋ ,Zn过量后：Fe^2＋＋Zn=Fe＋Zn^2＋ ，所以题目中加入适量的锌粉，②除去Cu^2＋ ，答案：除去Cu2⁺；⑶H₂O₂将Fe^2＋ 氧化成Fe^3＋ 便于在pH较低的条件下，利用水解除去Fe^3＋ ，答案：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；⑷根据水解方程式Fe^3＋＋3H₂OFe(OH)₃＋3H^＋ ,写出平衡常数K= c³(H⁺)/c(Fe³⁺) ；Ca(OH)₂不能过量的原因是：Fe^3＋ 在pH为1.1―3.2时沉淀，pH在5.9―8.9时Zn^2＋ 沉淀，答案：c³(H⁺)/c(Fe³⁺)；防止生成Zn(OH)₂。

 

考点：元素化合物知识与生产工艺、化学平衡原理结合