Question

【題目】黃鉀鐵礬渣經(jīng)如下流程可將其轉(zhuǎn)化為錳鋅鐵氧體：

已知：①黃鉀鐵礬渣中鐵主要以Fe2O3形式存在，鋅主要以硫酸鋅(ZnSO4)、氧化鋅(ZnO)、硅酸鋅(ZnSiO3)形式存在，黃鉀鐵礬渣的某些元素成分如下表所示：

元素	Fe	Zn	Cu	Cd	Ca	Mg	Si
質(zhì)量分?jǐn)?shù)	28.9	8.77	0.37	0.18	0.37	0.84	4.63

②NH4F溶液用于沉淀Mg2+和Ca2+，②Fe和Cd的金屬活動(dòng)性相近

⑴“酸浸”后，濾渣1的主要成分為________(寫化學(xué)式)；為了提高浸出率，可采取的措施有________(寫出一種即可)。

⑵“還原除雜”工序中，加入鐵粉是為了除去溶液中________、________等金屬雜質(zhì)離子。

⑶加入(NH4)2S沉淀Cd2+時(shí)應(yīng)避免過量，原因是________；若此過程中溶液攪拌時(shí)間過長(zhǎng)，則會(huì)導(dǎo)致Cd2+去除率偏低，原因是________。(已知：CdS的溶度積Ksp = 8×10－27，FeS的溶度積Ksp = 4×10－19，ZnS的溶度積Ksp = 1.6×10－24)

⑷寫出“共沉淀”工序中生成FeCO3的離子反應(yīng)方程式為：________。

⑸錳鋅鐵氧體是一種重要的磁性材料。測(cè)定鐵氧體中ZnO的實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①寫出除錳(Mn2+)步驟中的離子方程式________。

②準(zhǔn)確量取25.00 mL溶液A，掩蔽鐵后，用二甲酚橙作指示劑，用0.0100mol/L的EDTA(Na2H2Y)標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定其中的Zn2+ (反應(yīng)原理為Zn2+ + H2Y2－ =ZnY 2－ + 2H+)，至滴定終點(diǎn)時(shí)消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00 mL。通過計(jì)算確定該鐵氧體中ZnO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。

Answer 1

【答案】H2SiO3； 適當(dāng)提高硫酸濃度、提高溫度、攪拌、粉碎原料合理即可 Fe3+ Cu2+ (NH4)2S過量，Fe2+、Zn2+會(huì)轉(zhuǎn)化為FeS、ZnS沉淀，造成Fe2+、Zn2+損失 當(dāng)攪拌時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，部分Fe2+被氧化變成Fe3+，Fe3+會(huì)與S2－發(fā)生反應(yīng)，使S2－濃度下降，從而導(dǎo)致去除率降低(也可是O2將S2－氧化，造成S2－濃度下降) 2HCO3－ + Fe2+ = H2O + FeCO3↓+ CO2↑； S2O82－ + 2H2O +Mn2+ = 2SO42－ + MnO2↓ + 4H+ 16.20%

【解析】

“酸浸”后，硅酸鋅(ZnSiO3)中的硅酸根與氫離子結(jié)合成硅酸沉淀；為了提高浸出率，可采取的措施有適當(dāng)提高硫酸濃度、提高溫度、攪拌、粉碎原料等。

⑵“還原除雜”工序中，加入鐵粉作還原劑，使鐵離子轉(zhuǎn)化為亞鐵離子，使銅離子轉(zhuǎn)化為單質(zhì)銅。

⑶由CdS，FeS，ZnS的溶度積可知，若(NH4)2S過量，過量的硫離子與Fe2+、Zn2+反應(yīng)，生成FeS、ZnS沉淀；若此過程中溶液攪拌時(shí)間過長(zhǎng)，部分Fe2+被氧化變成Fe3+，Fe3+會(huì)與S2－發(fā)生反應(yīng)。

⑷共沉淀工序中碳酸氫銨與亞鐵離子反應(yīng)生成FeCO3，同時(shí)有二氧化碳生成，根據(jù)元素守恒，電荷守恒寫出離子反應(yīng)方程式。

⑸①除錳(Mn2+)步驟中(NH4)2S2O8與錳離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，S2O82－被還原為硫酸根，錳離子被氧化為二氧化錳，得失電子守恒，元素守恒寫出反應(yīng)的離子方程式；根據(jù)關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算。

⑴“酸浸”后，硅酸鋅(ZnSiO3)中的硅酸根與氫離子結(jié)合成硅酸沉淀，所以濾渣1的主要成分為H2SiO3；為了提高浸出率，可采取的措施有適當(dāng)提高硫酸濃度、提高溫度、攪拌、粉碎原料等；故答案為：H2SiO3；適當(dāng)提高硫酸濃度、提高溫度、攪拌、粉碎原料。

⑵“還原除雜”工序中，加入鐵粉作還原劑，使鐵離子轉(zhuǎn)化為亞鐵離子，使銅離子轉(zhuǎn)化為單質(zhì)銅；故答案為：Fe3+、Cu2+。

⑶由CdS，FeS，ZnS的溶度積可知，若(NH4)2S過量，過量的硫離子與Fe2+、Zn2+反應(yīng)，生成FeS、ZnS沉淀，造成Fe2+、Zn2+損失；若此過程中溶液攪拌時(shí)間過長(zhǎng)，部分Fe2+被氧化變成Fe3+，Fe3+會(huì)與S2－發(fā)生反應(yīng)，使S2－濃度下降，從而導(dǎo)致去除率降低；

故答案為：(NH4)2S過量，Fe2+、Zn2+會(huì)轉(zhuǎn)化為FeS、ZnS沉淀，造成Fe2+、Zn2+損失；當(dāng)攪拌時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，部分Fe2+被氧化變成Fe3+，Fe3+會(huì)與S2－發(fā)生反應(yīng)，使S2－濃度下降，從而導(dǎo)致去除率降低；(也可是O2將S2－氧化，造成S2－濃度下降)。

⑷共沉淀工序中碳酸氫銨與亞鐵離子反應(yīng)生成FeCO3，同時(shí)有二氧化碳生成，根據(jù)元素守恒，電荷守恒，離子反應(yīng)方程式為2HCO3－ + Fe2+ = H2O + FeCO3↓+ CO2↑；故答案為：2HCO3－ +Fe2+ = H2O + FeCO3↓+ CO2↑。

⑸①除錳(Mn2+)步驟中(NH4)2S2O8與錳離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，S2O82－被還原為硫酸根，錳離子被氧化為二氧化錳，得失電子守恒，元素守恒，該反應(yīng)的離子方程式為S2O82－ + 2H2O +Mn2+ = 2SO42－ + MnO2↓ + 4H+；故答案為：S2O82－ + 2H2O +Mn2+ = 2SO42－ + MnO2↓ + 4H+。

②滴定終點(diǎn)時(shí)消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00 mL，EDTA的濃度為0.0100mol/L，物質(zhì)的量為，則鋅離子的物質(zhì)的量也是，根據(jù)元素守恒，氧化鋅的物質(zhì)的量也是，所以25.00 mL溶液A中含有ZnO的物質(zhì)的量為，則250mL溶液A中氧化鋅的物質(zhì)的量為，所以1.0g樣品中氧化鋅的質(zhì)量為分?jǐn)?shù)為。

故答案為：16.20%。