Question

【题目】以炼锌厂的烟道灰(主要成分为ZnO，另含少量Fe2O3、CuO、SiO2、MnO等)为原料可生产草酸锌晶体(ZnC2O4·2H2O)。

有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表：

氢氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Cu(OH)2	Zn(OH)2
开始沉淀的pH	1.5	6.5	4.2	5.4
沉淀完全的pH	3.3	9.7	6.7	8.2

请问答下列问题：

（1）滤渣B的主要成分为________ 。

（2）除锰过程中产生MnO(OH)2沉淀的离子方程式为________。

（3）①除铁(部分Cu2＋可能被除去)时加入ZnO控制反应液pH的范围为___________。

②上述流程中除铁与除铜的顺序不能颠倒，否则除铁率会减小，其原因是________。

（4）若沉淀过程采用Na2C2O4代替草酸铵晶体生产草酸锌，合理的加料方式是________。

（5）将草酸锌晶体加热分解可得到一种纳米材料。加热过程中固体残留率随温度的变化如图所示，300 ℃～460 ℃范围内，发生反应的化学方程式为________。

Answer 1

【答案】Fe(OH)3 Mn2＋＋H2O2＋H2O===MnO(OH)2↓＋2H＋ 3.3～5.4 先加入ZnS会将Fe3＋还原为Fe2＋，使铁元素难以除去 在搅拌下，将Na2C2O4缓慢加入到ZnCl2溶液中 ZnC2O4ZnO＋CO↑＋CO2↑

【解析】

分析题给流程和信息知烟道灰（主要成分为ZnO，另含少量Fe2O3、CuO、SiO2、MnO等）加入盐酸酸浸发生反应：ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O、6HCl+Fe2O3=2FeCl3+3H2O、CuO+2HCl=CuCl2+H2O、MnO+2HCl=MnCl2+H2O，过滤，滤渣A为SiO2，滤液为氯化锌、氯化铁、氯化铜和二氯化锰的混合液，向滤液中加入H2O2，二氯化锰与H2O2发生氧化还原反应生成MnO(OH)2沉淀，过滤，除去锰元素；加入ZnO调节pH＞3.3，Fe3＋转化为氢氧化铁沉淀而除去，然后加入ZnS固体，发生反应：Cu2++ZnS=Zn2＋+CuS，除去Cu2＋，最后向滤液中加入草酸铵得草酸锌晶体，据此答题。

（1）根据流程图可知，“除铁”过程中加入ZnO调节pH＞3.3，Fe3＋转化为氢氧化铁沉淀而除去，所以滤渣B的主要成分为Fe(OH)3，

故答案为：Fe(OH)3。

（2）根据流程图提供的信息，由酸浸进入除锰步骤时，锰元素的存在形式是Mn2+，再加入氧化剂H2O2发生氧化还原反应生成MnO(OH)2沉淀，利用化合价升降法结合原子守恒、电荷守恒配平，离子方程式为Mn2+＋H2O2＋H2O=MnO(OH)2↓＋2H+，故答案为：Mn2+＋H2O2＋H2O=MnO(OH)2↓＋2H+。

（3）①除铁（部分Cu2+可能被除去）时Zn2＋不能生成沉淀，分析表中数据知加入ZnO控制反应液pH的范围为3.3～5.4，故答案为：3.3～5.4。

②除铁与除铜的顺序不能颠倒，否则除铁率会减小，其原因是先加入ZnS会将Fe3＋还原为Fe2＋，使铁元素难以除去，故答案为：先加入ZnS会将Fe3＋还原为Fe2＋，使铁元素难以除去。

（4）若沉淀过程采用Na2C2O4代替(NH4)2C2O4生产草酸锌晶体，合理的加料方式是在搅拌下，将Na2C2O4缓慢加入到ZnCl2溶液中，故答案为：在搅拌下，将Na2C2O4缓慢加入到ZnCl2溶液中。

（5）ZnC2O4·2H2O晶体中ZnC2O4的百分含量为153/189×100%=80.95%，ZnO的百分含量为81/189×100%=42.86%，分析草酸锌晶体加热分解的热重曲线知A点固体为ZnC2O4，B点固体为ZnO，则300℃~460℃范围内发生反应的化学方程式为ZnC2O4ZnO+CO↑+CO2↑，故答案为：ZnC2O4ZnO+CO↑+CO2↑。