Question

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）上述流程中的“滤液”可以用作化肥，该滤液的主要成分为

 

（填化学式）．
（4）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

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：氧化锌矿粉（主要含ZnO、FeCO₃、CuO等）加入50%～60%硫酸酸浸，溶液中含有Zn²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺等金属离子，加入ZnO等调节溶液pH=5.4，然后加入高锰酸钾发生氧化还原反应生成Fe（OH）₃和MnO₂，除杂后在滤液中加入过量Zn，除去铜，加入碳酸铵调节pH6.0～6.5，可生成Zn₂（OH）₂CO₃，以此解答该题．

解答： 解：氧化锌矿粉（主要含ZnO、FeCO₃、CuO等）加入50%～60%硫酸酸浸，溶液中含有Zn²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺等金属离子，加入ZnO等调节溶液pH=5.4，然后加入高锰酸钾发生氧化还原反应生成Fe（OH）₃和MnO₂，除杂后在滤液中加入过量Zn，除去铜，加入碳酸铵调节pH6.0～6.5，可生成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由流程可知，KMnO₄溶液与铁反应生成Fe（OH）₃和MnO₂，反应的离子方程式为3Fe²⁺+MnO₄^-+7H₂O=3Fe（OH）₃↓+MnO₂↓+5H⁺，
故答案为：3Fe²⁺+MnO₄^-+7H₂O=3Fe（OH）₃↓+MnO₂↓+5H⁺；
 ②流程中调节pH=5.4，有利于铁离子的水解，且不能引入新杂质，可加入含锌的化合物，如ZnO（或答碱式碳酸锌、碳酸锌、氢氧化锌、氨水等），试剂X、KMnO₄溶液加入顺序不能互换，因强酸性条件下KMnO₄被还原成Mn²⁺，在除去Mn²⁺时，会使Zn²⁺同时沉淀，
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）加入碳酸铵调节pH6.0～6.5，可生成Zn₂（OH）₂CO₃，同时生成（NH₄）₂SO₄，可用作化肥，故答案为：（NH₄）₂SO₄；
（4）由流程可知碱式碳酸锌吸收硫化氢可生成ZnS，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．

点评：本题是流行的化工工艺流程题，为高考常见题型，侧重于学生的分析、实验能力的考查，题目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．