Question

硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料．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、FeCO₃MgO、CaO等，生产工艺流程示意如下：
（1）将菱锌矿研磨成粉的目的是

 

．
（2）完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式：□Fe（OH）₂+□

 

+□

 

═□Fe（OH）₃+□Cl^-
（3）针铁矿（Goethite）是以德国诗人歌德（Goethe）名字命名的，组成元素是Fe、O和H，化学相对分子质量为89，化学式是

 

．
（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

 

．

	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）“滤液4”之后的操作依次为

 

、

 

、过滤，洗涤，干燥．
（6）抽滤装置如下图所示，该装置中的错误之处是

 

；抽滤完毕或中途需停止抽滤时，应先

 

，然后

 

．
（7）分析图中数据，菱锌矿粉中ZnCO₃ 的质量分数不低于

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：（1）根据影响化学反应速率的因素回答，固体表面积越大，反应速率越大；
（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；
（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）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，以及Mg（OH）₂沉淀完全时的pH、Zn（OH）₂沉淀完全时的pH；
（5）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来回答；
（6）图中的两处错误为布氏漏斗的斜面应朝向吸滤瓶的支管口，安全瓶内应短管进长管出；吸滤完毕时，应先拆下连接抽气泵间的橡皮管，然后关闭水龙头，其原因是防止倒吸；
（7）利用关系式法来计算质量分数．

解答： 解：（1）将菱锌矿研磨成粉可以增加反应时的接触面积，使得反应更加充分，故答案为：增大反应物接触面积或增大反应速率或使反应更充分；
（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，反应的离子方程式为：2Fe（OH）₂+ClO^-+H₂O═2Fe（OH）₃+Cl^-，
故答案为：2；1；ClO^-；1；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）；
（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，Mg（OH）₂开始沉淀时的pH为10.4、Zn（OH）₂开始沉淀时的pH为6.4，Mg（OH）₂沉淀完全时的pH为12.4、Zn（OH）₂沉淀完全时的pH8.0，所以理论上可选用的最大区间为8.0≤pH≤10.4；
故答案为：8.0≤pH≤10.4；
（5））“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；
（6）图中的两处错误为布氏漏斗的斜面应朝向吸滤瓶的支管口，安全瓶内应短管进长管出；吸滤完毕时，应先拆下连接抽气泵间的橡皮管，然后关闭水龙头，其原因是防止倒吸；故答案为：布氏漏斗的斜面应朝向吸滤瓶的支管口，安全瓶内应短管进长管出；拆下连接抽气泵间的橡皮管；关闭水龙头；
（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

125m 2

81

g，ZnCO₃的质量分数为

125m2

81m1

×100%，故答案为：

125m2

81m1

×100%．

点评：本题是流行的化工工艺流程题，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．