Question

1．锌作为人体必须的微量元素之一，当人体缺锌时，经常用补食硫酸锌的方式调整．工业上常用菱锌矿生产硫酸锌，菱锌矿的主要成分是ZnCO₃，并含少量的Fe₂O₃、FeCO₃、MgO、CaO等，生产工艺流程示意图如下：

（1）加过量稀盐酸的目的是提高锌元素的浸出率．
（2）完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式：
2Fe（OH）₂+ClO^-+H₂O═2Fe（OH）₃+1Cl^-
（3）针铁矿（Coethite）是以德国诗人歌德（Coethe）名字命名的，组成元素是Fe、O和H，化学式量为89，化学式是FeO（OH）．
（4）根据下表数据，调节“滤液 2”的pH时，理论上可选用的最大区间为8.0≤pH＜10.4．

	Mg（OH）2	Zn（OH）2	MgCO3	CaCO3
开始沉淀的pH	10.4	6.4	-	-
沉淀完全的pH	12.4	8.0	-	-
开始溶解的pH	-	10.5	-	-
Ksp	5.6×10-12	-	6.8×10-6	2.8×10-9

（5）工业上从“滤液3”制取MgO过程中，最适合的反应物是b（选填序号）．
a．大理石粉  b．石灰乳          c．纯碱溶液  d．烧碱溶液
（6）“滤液4”之后的操作依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．
（7）分析流程图中的数据，菱锌矿粉中ZnCO₃的质量分数不低于$\frac{125m2}{81m1}$×100%．

Answer 1

分析 菱锌矿的主要成分是ZnCO₃，并含少量的Fe₂O₃、FeCO₃、MgO、CaO等，加入过量浓盐酸，得到锌离子、铁离子、亚铁离子、镁离子和钙离子等，加入漂白粉将二价铁氧化为三价铁，调节pH得到氢氧化铁沉淀，调节滤液2的PH要想生成Zn（OH）₂沉淀而不生成Mg（OH）₂，必须知道Mg（OH）₂开始沉淀时的pH、Zn（OH）₂开始沉淀时的pH，Mg（OH）₂沉淀完全时的pH、Zn（OH）₂沉淀完全时的pH，pH应介于8.0≤pH＜10.4，滤液2中主要为氯化镁，氢氧化镁与硫酸反应生成硫酸锌，将溶液蒸发、结晶、过滤后洗涤并干燥得到晶体．
（1）锌能与盐酸反应；
（2）根据所加入物质的化学性质，根据质量守恒定律配平化学方程式，根据反应前后元素的化合价进行分析；
（3）根据化学式量为89，组成元素是Fe、O、H，其中铁的相对原子量为56，扣掉56剩下33，化学式中只能含有2个氧原子和1个氢原子，来判断可能的组成；
（4）根据调节滤液2的PH要想生成Zn（OH）₂沉淀而不生成Mg（OH）₂，必须知道Mg（OH）₂开始沉淀时的pH、Zn（OH）₂开始沉淀时的pH，Mg（OH）₂沉淀完全时的pH、Zn（OH）₂沉淀完全时的pH进行分析；
（5）根据从“滤液3”制取MgO过程中，应先生成Mg（OH）₂进行分析；
（6）根据从溶液中制得干燥纯净的固体一般有蒸发、结晶、过滤后洗涤并干燥等操作进行分析；
（7）根据题中提供的数据，利用各物质之间的反应关系式来计算质量分数．

解答 解：（1）锌能与盐酸反应，提高锌元素的浸出率，故答案为：提高锌元素的浸出率；
（2）流程中“氧化除铁”是加入漂白粉，方程式后面产物中又有氯离子，可知氧化剂是ClO^-，观察方程式前后可以推出还要加入水分子，所以“氧化除铁”步骤中反应的化学方程式：2Fe（OH）₂+ClO^-+H₂O═2Fe（OH）₃+Cl^-，故答案为：2；ClO^-；H₂O；2；1；
（3）化学式量为89，组成元素是Fe、O、H，其中铁的相对原子量为56，扣掉56剩下33，化学式中只能含有2个氧原子和1个氢原子，所以可能的组成为FeO（OH），
故答案为：FeO（OH）（或其它合理答案）；
（4）调节滤液2的PH要想生成Zn（OH）₂沉淀而不生成Mg（OH）₂，必须知道Mg（OH）₂开始沉淀时的pH、Zn（OH）₂开始沉淀时的pH，Mg（OH）₂沉淀完全时的pH、Zn（OH）₂沉淀完全时的pH，pH应介于8.0≤pH＜10.4，
故答案为：8.0≤pH＜10.4；
（5）从“滤液3”制取MgO过程中，应先生成Mg（OH）₂，溶液碱性应较强，bd符合，而纯碱溶液水解呈碱性，碱性较弱，故答案为：bd；
（6）“滤液4”之后的操作目的是得到纯净的固体，应将溶液蒸发、结晶、过滤后洗涤并干燥，故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；
（7）设碳酸锌的质量为m，利用关系式法计算：
ZnCO₃----ZnO
125 81
m   m₂
ZnCO₃ 的质量为$\frac{125m2}{81}$
ZnCO₃ 的质量分数为$\frac{125m2}{81m1}$×100%，
故答案为：$\frac{125m2}{81m1}$×100%．

点评 本题是流行的化工工艺流程题，难度不大，主要依据流程图中涉及的化学知识、化学原理来设计问题．能够将实际问题分解，通过运用相关知识，采用分析、综合的方法，解决简单化学问题（过程：情景体现--化学视角--分解解析--问题解决）．