Question

【题目】氧化锌是一种无毒的无机化合物，可用于生产婴儿爽身粉。锌焙砂主要含ZnO、ZnFe2O4，还含有少量Al2O3、FeO、Fe2O3、CuO、SiO2等氧化物。如图是工业上利用锌焙砂制取氧化锌的流程图。

已知：几种常见金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH值如下表：

氢氧化物	Fe(OH)2	Fe(OH)3	Al(OH)3	Cu(OH)2	Zn(OH)2
开始沉淀pH	7.0	2.7	3.7	4.2	6.4
完全沉淀pH	9.2	3.2	5.2	6.7	8.0

回答下列问题：

（1）ZnFe2O4中铁的化合价是__，H2O2的电子式为___。

（2）“酸浸”时ZnFe2O4会生成两种盐，该反应的化学方程式为__。

（3）“除杂（1）”是为了除去浸出液中的Fe3+、Fe2+、Al3+，加入H2O2溶液的目的是（用离子方程式表示）__，为了加快反应速率，可适当加热。加入的H2O2溶液比预计的要多了许多，原因是：__；需要调节的pH的范围是__，所加的试剂X是__（填化学式）

（4）“沉淀”时，需要控制温度在40℃，目的是：__。

（5）“滤液”中溶质的主要成份是__（写化学式）。

Answer 1

【答案】+3 ZnFe2O4+4H2SO4=ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 温度过高和反应生成的Fe3+的催化作用均加速率H2O2的分解 5.2≤pH＜6.4 ZnO[或ZnCO3、Zn(OH)2等] 防止NH4HCO3分解，NH3·H2O挥发 (NH4)2SO4

【解析】

根据流程图知，锌焙砂粉碎后酸浸后得到的溶液中溶质主要为硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸锌、硫酸铜、和硫酸铝，残渣为未反应的二氧化硅，除杂（1）主要除去氢氧化铁、氢氧化铝和部分氢氧化铜沉淀；加入锌置换出溶液中的Cu2+，此时溶液中的阳离子为Zn2+，阴离子为SO42-，再加入碳酸氢铵和氨水的混合物，反应得到碳酸锌沉淀，据此分析解答。

（1）ZnFe2O4中Zn为+2价，O为-2价，根据化合物中元素化合价代数和为0分析，铁的化合价是+3；H2O2属于共价分子，其电子式为，故答案为：+3；；

（2）ZnFe2O4中含有锌离子和铁离子，所以与酸反应生成硫酸锌和硫酸铁，化学方程式为：ZnFe2O4+4H2SO4=ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O，故答案为：ZnFe2O4+4H2SO4=ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O；

（3）加入H2O2溶液的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，更容易完全沉淀，反应的离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；根据题给信息分析知，加入过多的H2O2原因是：温度过高和反应生成的Fe3+的催化作用均加速率H2O2的分解；根据题给数据分析，pH=5.2时，铁离子、铝离子完全沉淀，pH=6.4时，锌离子开始沉淀，所以需要调节的pH的范围是5.2≤pH＜6.4，为了保证不引入新的杂质，所加的试剂X是ZnO[或ZnCO3、Zn(OH)2等]，故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；温度过高和反应生成的Fe3+的催化作用均加速率H2O2的分解；5.2≤pH＜6.4；ZnO[或ZnCO3、Zn(OH)2等]；

（4）“沉淀”时，加入的NH4HCO3受热易分解，且NH3·H2O挥发，故答案为：防止NH4HCO3分解，NH3·H2O挥发；

（5）根据流程分析，溶液中存在NH4+和SO42-，所以“滤液”中溶质的主要成份是(NH4)2SO4，故答案为：(NH4)2SO4。