Question

【題目】以煉鋅廠的煙道灰（主要成分為ZnO，另含少量Fe2O3、CuO、SiO2、MnO等）為原料可生產(chǎn)草酸鋅晶體（ZnC2O42H2O）

已知：常溫下Ksp[Fe（OH）3]＝2.6×10-39， Ksp[Cu（OH）2]＝2.2×10-20。

請問答下列問題：

（1）為了提高“酸浸”時鋅元素的浸出率，可以采取的措施有：_________、________（填寫2條）。

（2）“除錳”反應(yīng)后，溶液的pH__________（填“增大”“減小”或“不變”）。

（3）常溫下“除鐵”反應(yīng)中，加入ZnCO3可調(diào)節(jié)溶液的pH，使得Fe3+和部分Cu2+被除去，當(dāng)兩種沉淀共存且溶液的pH＝8時，c（Cu2+）/ c（ Fe3+）＝________________ 。

（4）“除銅”反應(yīng)的離子方程式為________。

（5）若“沉淀”過程中采用Na2C2O4代替（NH4）2C2O4生產(chǎn)草酸鋅晶體，應(yīng)該在攪拌下，將Na2C2O4溶液緩慢加入ZnCl2溶液中，如果順序顛倒，會產(chǎn)生的不良后果是__________。

（6）將草酸鋅晶體加熱分解可得到一種納米材料。加熱過程中固體殘留率（剩余固體的質(zhì)量/原始固體的質(zhì)量×100%）隨溫度的變化如圖所示，則A、B點固體的化學(xué)式分別為____、___________。

Answer 1

【答案】適當(dāng)提高鹽酸濃度 適當(dāng)提高反應(yīng)溫度、適當(dāng)加快攪拌速率、適當(dāng)延長酸浸時間（填2條即可） 減小 8.5×1012 ZnS+Cu2+CuS+Zn2+ 產(chǎn)生Zn （OH）2雜質(zhì) ZnC2O4 ZnO

【解析】

用含主要成分為ZnO，還含有少量Fe2O3，CuO，SiO2和MnO的原料制備草酸鋅晶體，所以制備過程中應(yīng)當(dāng)想辦法除去Fe，Cu，Si，Mn等雜質(zhì)元素；第一步對原料進(jìn)行酸浸操作，除SiO2不溶于鹽酸外，其余的組分都溶解成相應(yīng)的金屬陽離子，這一步就將SiO2雜質(zhì)去除了；接著，向酸浸后的濾液中加入過氧化氫，進(jìn)行除錳操作，原料中的Mn為+2價，除錳操作獲得的是+4價的錳，所以這一步驟中，Mn被氧化；接著，除鐵步驟利用ZnO調(diào)節(jié)溶液pH值，將Fe3+除去；除銅步驟，加入的是ZnS，生成CuS，這一步涉及沉淀的轉(zhuǎn)化反應(yīng)；最后向溶液中加入草酸銨最終獲得草酸鋅產(chǎn)品。

(1)為了提高浸出率，可以想辦法提高酸浸時的反應(yīng)速率，或者延長酸浸時間；因此可以提高酸濃度，或者提高溫度，或者充分?jǐn)嚢璧龋?/span>

(2)除錳步驟中，過氧化氫與溶液中的Mn2+發(fā)生氧化還原反應(yīng)，離子方程式為：；由于生成了H+，所以溶液的pH減小；

(3)Fe(OH)3和Cu(OH)2兩種沉淀共存時，有：以及成立；所以：；

(4)除銅時加入的是ZnS，生成的是CuS，發(fā)生的反應(yīng)離子方程式為：；

(5)由于草酸鈉的堿性相比于草酸銨更強(qiáng)，所以若將ZnCl2溶液直接加入草酸鈉溶液中，可能會生成Zn(OH)2雜質(zhì)；

(6)假設(shè)加熱的草酸鋅晶體的初始質(zhì)量為189g，即1mol；那么根據(jù)圖像可知，A點時，固體質(zhì)量剩余約為153g，失去的質(zhì)量恰好是草酸鋅晶體中結(jié)晶水的質(zhì)量，所以A點固體的化學(xué)式為ZnC2O4；B點時，固體剩余質(zhì)量約為81g，B點后質(zhì)量幾乎不再變化，根據(jù)質(zhì)量守恒關(guān)系，B點的固體中除65g鋅元素，剩余的即為16gO元素，所以B點固體的化學(xué)式為ZnO。