Question

【题目】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，其工艺流程如下：

(1)滤渣1的成分为___________。

(2)在S2O82－的结构式中只含有一根“O一O”非极性键，则S的化合价为___________；工业上常用惰性电极电解(NH4)2SO4生产(NH4)2S2O8(过二硫酸铵)，阳极电极反应式为__________________。净化1是为了将Mn2+转化为MnO2而除去，写出该反应的离子方程式：______________________。

(3)净化3的目的_________________________________。

(4)碳化回收溶液的主要成分为___________，该物质循环使用的目的___________________。

(5)碳化在50℃进行，“前驱体”的化学式为ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O，写出碳化过程生成“前驱体”的化学方程式：__________________________________________________。

Answer 1

【答案】二氧化硅(或SiO2) +6 2SO42- -2e-=S2O82- Mn2＋+S2O82-+2H2O=MnO2↓+2SO42- +4H＋ 除去溶液中的Cd2+ (NH4)2SO4 可用于制备(NH4)2S2O8(过二硫酸铵) 3ZnSO4+6NH4HCO3=ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O↓+3(NH4)2SO4+5CO2↑

【解析】

硫酸与锌浮渣中酸性氧化物不能反应，而与金属氧化物及比较活泼的金属反应，SiO2不能反应，以滤渣1形式存在；向含锌废水（主要含 Zn2+、Fe2+、Cd2+、Mn2+）加入(NH4)2S2O8将 Mn2+转化为MnO2除去，滤渣2为二氧化锰；向净化2溶液中加入H2O2，可以将+2价的Fe氧化为+3价的Fe，形成FeOOH沉淀；在向净化3的溶液中加入锌还原Cd2+生成单质铬，过滤得到滤渣3为铬，然后向滤液中加入碳酸氢铵碳化在 50℃进行得到[ZnCO32Zn（OH）2H2O]，碳化时所用 NH4HCO3 的实际用量为理论用量的 1.1 倍，这样可以使 Zn2+充分沉淀，且较高温度下碳酸氢铵分解会损失，据此分析。

(1)锌浮渣主要含Zn、ZnO、SiO2等物质，加入稀硫酸，Zn、ZnO与硫酸反应变为Zn2+进入溶液，而SiO2是酸性氧化物，不能与硫酸反应，所以滤渣1主要成分是二氧化硅；

(2)在S2O82-的结构式中只含有一根“O一O”非极性键,则S与S原子之间存在一个—O—O—，S原子与四个O原子形成共价键，每个S原子形成两个S=O双键，两个S-O单键。由于吸引电子的能力O>S，所以S元素的化合价为+6价；用惰性电极电解(NH4)2SO4生产(NH4)2S2O8(过二硫酸铵)，SO42-在阳极上失去电子，变为S2O82-，阳极电极反应式为：2SO42- -2e-=S2O82-；净化1的溶液中含有Zn2+、Mn2+、Fe2+、Cd2+，向净化1溶液中加入(NH4)2S2O8溶液，(NH4)2S2O8将Mn2+氧化转化为MnO2形成滤渣2而过滤除去，S2O82-则获得电子变为SO42-进入溶液，该反应的离子方程式为Mn2＋+S2O82-+2H2O=MnO2↓+2SO42- +4H＋；

(3)净化2的目的是加入H2O2将溶液中的Fe2+氧化为+3价的铁，与溶液中的OH-结合形成FeOOH沉淀除去，向净化3溶液中加入Zn粉，Zn+Cd2+=Zn2++Cd，然后过滤，可以将过量的Zn及置换出的Cd单质过滤除去，所以滤渣3成分为Zn、Cd；

(4)净化3以后的滤液中含有Zn2+，向该溶液中加入碳酸氢铵碳化，得到硫酸铵和二氧化碳及“前躯体”，其化学式为ZnCO32Zn(OH)2H2O，反应方程式是3ZnSO4+6NH4HCO3=ZnCO32Zn(OH)2H2O↓+3(NH4)2SO4+5CO2↑，形成沉淀后过滤，得到的滤液中主要溶质是(NH4)2SO4，该物质含有N元素，可直接用作氮肥，也可以用于循环使用制备(NH4)2S2O8(过二硫酸铵)。