Question

【题目】硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料。工业上常用菱锌矿生产硫酸锌，菱锌矿的主要成分是ZnCO3，并含少量的Fe2O3 、FeCO3　 、MgO、CaO等，生产工艺流程示意如下：

请回答下列问题：

（1）将菱锌矿研磨成粉的目的是：______________________________。

（2）漂白粉的有效成分是NaClO,请完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式：_______________________

□Fe(OH)2+ □ClO- + □_____＝ □Fe(OH)3 + □ Cl－

（3）针铁矿（Goethite）是以德国诗人歌德（Goethe）名字命名的，组成元素是Fe、O和H，相对分子质量为89，化学式是____________（不用考虑化学式中各元素的排列顺序）。

（4）根据下表数据，调节“滤液2”的pH时，理论上可选用的最大区间为________________。

	Mg(OH)2	Zn(OH)2
开始沉淀的pH	10.4	6.4
沉淀完全的pH	12.4	8.0
开始溶解的pH	—	10.5

（5）假设各步转化均完全，分析图中数据可知：菱锌矿粉中ZnCO3的质量是_____________。

Answer 1

【答案】增大反应物接触面积（或增大反应速率或使反应更充分）2Fe(OH)2 + ClO－ + H2O = 2Fe(OH)3 + Cl－FeO(OH)8.0≤pH＜10.4125m2/81

【解析】

试题分析：菱锌矿的主要成分是ZnCO3，并含少量的Fe2O3、FeCO3、MgO、CaO等，加入过量浓盐酸溶解，过滤除去不溶物，滤液中含有氯化锌、氯化铁、氯化亚铁、氯化镁、氯化钙及未反应的HCl，加入漂白粉将二价铁氧化为三价铁，调节pH得到氢氧化铁沉淀，过滤分离后，再调节滤液pH得到Zn(OH)2沉淀，且不能生成Mg(OH)2。氢氧化锌用硫酸溶解，用Zn粉除去过量的硫酸，将溶液蒸发、结晶、过滤后洗涤并干燥得到晶体，据此分析判断。

解析：（1）将菱锌矿研磨成粉可以增加反应时的接触面积，使得反应更加充分；

（2）流程中“氧化除铁”是加入漂白粉，方程式后面产物中又有氯离子，可知氧化剂是ClO－，观察方程式前后可以推出还要加入水分子，反应的离子方程式为2Fe(OH)2 + ClO－ + H2O = 2Fe(OH)3 + Cl－；

（3）化学式量为89，组成元素是Fe、O、H，其中铁的相对原子量为56，扣掉56剩下33，化学式中只能含有2个氧原子和1个氢原子，所以可能的组成为FeO(OH)；

（4）调节滤液2的pH要想生成Zn(OH)2沉淀而不生成Mg(OH)2，必须知道Mg(OH)2开始沉淀时的pH、Zn(OH)2开始沉淀时的pH，Mg(OH)2沉淀完全时的pH、Zn(OH)2沉淀完全时的pH，Mg(OH)2开始沉淀时的pH为10.4、Zn(OH)2开始沉淀时的pH为6.4，Mg(OH)2沉淀完全时的pH为12.4、Zn(OH)2沉淀完全时的pH8.0，所以理论上可选用的最大区间为8.0≤pH＜10.4；

（5）设碳酸锌的质量为m，利用关系式法计算：

ZnCO3～～ZnO

125 81

m m2

ZnCO3的质量为125m2/81g。