Question

【題目】Zn3(PO4)2·2H2O（溶于酸，難溶于水）是一種無毒害作用的防銹顏料，利用鋅浮渣（主要含Zn、ZnO、ZnCl2，還含少量的鐵、錳、銅、鉛及砷的化合物等）制取Zn3(PO4)2·2H2O的工藝流程如圖：

回答下列問題：

（1）“浸出”時，下列措施能提高鋅的浸取率的是__（填字母）。

A.用濃硫酸代替稀硫酸 B.適當(dāng)升高浸取液的溫度

C.將“浸渣”再次浸取 D.縮短“浸出”時間

（2）“除錳”時，Mn2+發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為__（S2O被還原為SO）。

（3）流程中除鐵、砷時，當(dāng)生成8.9gFeOOH和7.8gFeAsO4時，消耗H2O2__mol。

（4）“凈化”時加鋅粉的目的是__。

（5）“沉鋅”時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為__。

（6）“沉鋅”至得到“產(chǎn)品”還需要經(jīng)過的操作是__、洗滌、__。證明產(chǎn)品已洗滌干凈的實驗方法是__。

（7）Meyer等認為磷酸鋅防腐機理是在鋼鐵表面形成組成近似為Zn2Fe(PO4)2·4H2O的覆蓋膜，則在形成該覆蓋膜的過程中，負極的電極反應(yīng)式為__。

Answer 1

【答案】BC Mn2++S2O+2H2O=MnO2↓+2SO+4H+ 0.09 置換出鉛 3ZnSO4+2Na3PO4+2H2O=Zn3(PO4)2·2H2O↓+3Na2SO4 過濾 干燥 取最后一次的洗滌液少許于試管中，加入鹽酸酸化的溶液，若不產(chǎn)生沉淀，說明已洗滌干凈 Fe-2e-=Fe2+

【解析】

鋅浮渣經(jīng)過稀硫酸浸出時，鋅浮渣中Zn、ZnO、ZnCl2、鐵、錳、鉛會與稀硫酸反應(yīng)生成ZnSO4、FeSO4、MnSO4、PbSO4，而砷的化合物會與稀硫酸反應(yīng)生成H3AsO3，銅不與稀硫酸反應(yīng)，因此浸渣為銅；在上述浸出得到的液體中加入(NH4)S2O8, (NH4)S2O8會MnSO4發(fā)生離子反應(yīng)：Mn2++S2O+2H2O=MnO2↓+2SO+4H+，經(jīng)過濾1即可除去固體MnO2；在過濾1后的溶液中加入H2O2溶液，隨著H2O2溶液的加入會發(fā)生如下離子反應(yīng)：, ,同時，H3AsO3在氧化劑存在條件下被氧化成H3AsO4，方程式為，在凈化過程中會和發(fā)生離子反應(yīng)：，經(jīng)過過濾2就可以除去、；過濾2得到的濾液中還剩余ZnSO4、PbSO4，鋅比鉛活潑，因此可以通過加入鋅粉凈化PbSO4，同時還不加入新雜質(zhì)，反應(yīng)的離子方程式為：，經(jīng)過過濾3即可得到濾渣鉛單質(zhì)；經(jīng)過過濾3得到的濾液中只剩下ZnSO4，往該溶液中加入Na3PO4發(fā)生反應(yīng)，3ZnSO4+2Na3PO4+2H2O=Zn3(PO4)2·2H2O↓+3Na2SO4，將得到的沉淀物質(zhì)用水洗滌數(shù)次，用氯化鋇檢驗硫酸根離子，直到無硫酸根離子時，即可壓濾得到成品Zn3(PO4)2·2H2O；據(jù)上述過程解答。

(1)A.用濃硫酸代替稀硫酸，鐵會鈍化不反應(yīng)，降低浸出率， A項錯誤；

B.浸出率與液固比、浸出時間、攪拌時間、浸出溫度有關(guān)，適當(dāng)升高浸取液的溫度，可以提高浸出率，B項正確；

C.將“浸渣”再次浸取，可以提高浸出率，C項正確；

D.縮短“浸出”時間，反應(yīng)不充分時，會降低浸出率，D項錯誤；

故答案為：BC；

(2)據(jù)流程圖可知，用稀硫酸浸出得到的液體中含有MnSO4，“除錳”時，加入(NH4)S2O8得到MnO2，故“除錳”發(fā)生離子反應(yīng)為：Mn2++S2O+2H2O=MnO2↓+2SO+4H+。故答案為：Mn2++S2O+2H2O=MnO2↓+2SO+4H+；

(3)流程中除鐵、砷時，在過濾1后的溶液中加入H2O2溶液，隨著H2O2溶液的加入會發(fā)生如下離子反應(yīng)：，，同時H3AsO3在氧化劑存在條件下被氧化成H3AsO4，方程式為，在凈化過程中會和發(fā)生離子反應(yīng)：，由上方程式可知當(dāng)生成8.9gFeOOH和7.8gFeAsO4時，存在關(guān)系式，，解得x=0.05mol，y=0.04mol,因此消耗H2O2共0.09mol。故答案為：0.09；

(4)過濾2得到的濾液中還剩余ZnSO4、PbSO4，鋅比鉛活潑，因此可以通過加入鋅粉置換出Pb，同時還不加入新雜質(zhì)。故答案為：置換出鉛；

(5)經(jīng)過過濾3得到的溶液中只剩下Zn SO4，“沉鋅”時往該溶液中加入Na3PO4發(fā)生反應(yīng)：3ZnSO4+2Na3PO4+2H2O=Zn3(PO4)2·2H2O↓+3Na2SO4。故答案為：3ZnSO4+2Na3PO4+2H2O=Zn3(PO4)2·2H2O↓+3Na2SO4；

(6)由“沉鋅”發(fā)生的反應(yīng)可知，“沉鋅”得到“產(chǎn)品”還含有部分雜質(zhì)Na2SO4和水，過濾后需要再洗滌多次，把雜質(zhì)洗干凈之后才能干燥得到純凈的固體Zn3(PO4)2·2H2O；洗滌過程中，可以通過檢驗最后一次過濾的濾液中是否還含有硫酸根離子來驗證產(chǎn)品是否已洗滌干凈，驗證硫酸根的辦法是取最后一次的洗滌液少許于試管中，加入鹽酸酸化的溶液，若不產(chǎn)生沉淀，說明已洗滌干凈。故答案為：過濾；干燥；取最后一次的洗滌液少許于試管中，加入鹽酸酸化的溶液，若不產(chǎn)生沉淀，說明已洗滌干凈；

(7)磷酸鋅防腐機理是在鋼鐵表面形成組成近似為Zn2Fe(PO4)2·4H2O的覆蓋膜，則在形成該覆蓋膜的過程中，鋼鐵里的活潑金屬鐵做負極，失電子變成亞鐵離子，負極的電極反應(yīng)式為Fe-2e-=Fe2+。故答案為：Fe-2e-=Fe2+。