Question

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图：
【相关资料】不溶性碱受热分解后生成对应的氧化物．
（1）将菱锌矿研磨成粉的目的是

 

增大反应物接触面积或增大反应速率或使反应更充分
（2）完成“氧化除铁”步骤中反应的化学方程式：

 

Fe（OH）₂+

 

+

 

═

 

+Cl^-，这个反应中有

 

种元素的化合价发生了变化．
（3）针铁矿（Goethite）是以德国诗人歌德（Goethe）名字命名的，化学式是FeO（OH），组成元素Fe、O、H的质量比是

 

；
（4）根据如表数据，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	MgCO3	CaCO3
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）工业上从“滤液3”制取MgO过程中，合适的反应物是

 

（选填序号）．
a．大理石粉       b．石灰乳       c．纯碱溶液        d．烧碱溶液
（6）“滤液4”之后的操作依次为：蒸发浓缩蒸发浓缩、冷却结晶

 

、过滤，洗涤，干燥．
（7）分析图中数据，菱锌矿粉中ZnCO₃ 的质量分数不低于

 

．

Answer 1

考点：物质的相互转化和制备,酸的化学性质,有关元素化合价的计算,元素质量比的计算,质量守恒定律及其应用

专题：物质的制备

分析：（1）根据影响化学反应速率的因素进行分析，固体表面积越大，反应速率越大；
（2）根据所加入物质的化学性质，根据质量守恒定律配平化学方程式，根据反应前后元素的化合价进行分析；
（3）根据组成中的原子个数和相对原子质量进行分析；
（4）根据调节滤液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进行分析；
（5）根据从“滤液3”制取MgO过程中，应先生成Mg（OH）₂进行分析；
（6）根据从溶液中制得干燥纯净的固体一般有蒸发、结晶、过滤后洗涤并干燥等操作进行分析；
（7）根据题中提供的数据，利用各物质之间的反应关系式来计算质量分数．

解答：解：（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，所以将菱锌矿研磨成粉的目的是：充分反应，加快反应速度，提高产率；
（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，所以“氧化除铁”步骤中反应的化学方程式：2Fe（OH）₂+ClO^-+H₂O═2Fe（OH）₃+Cl^-，反应前铁元素是+2价，氯元素是+1价，氧元素是-2价，反应后铁元素是+3价，氯元素是-1价，氧元素是-2价，所以这个反应中有2种元素的化合价发生了变化；
（3）组成元素Fe、O、H的原子个数是1、2、1，所以元素Fe、O、H的质量比是56：（2×16）：1=56：32：1；
（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，pH应介于8.0≤pH＜10.4，所以理论上可选用的最大区间为：8.0≤pH＜10.4；
（5）从“滤液3”制取MgO过程中，应先生成Mg（OH）₂，溶液碱性应较强，b、d符合，而纯碱溶液水解呈碱性，碱性较弱，所以合适的反应物是为：bd；
（6）“滤液4”之后的操作目的是得到纯净的固体，应将溶液蒸发、结晶、过滤后洗涤并干燥，所以蒸发浓缩蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，洗涤，干燥；
（7）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

125m 2

81

，ZnCO₃ 的质量分数为

125m 2

81m 1

×100%．
故答案为：（1）充分反应，加快反应速度，提高产率；
（2）2Fe（OH）₂+ClO^-+H₂O═2Fe（OH）₃+Cl^-，2；
（3）56：32：1；
（4）8.0≤pH＜10.4；
（5）b、d；
（6）降温结晶；
（7）125m₂/81m₁．

点评：本题是流行的化工工艺流程题，主要依据流程图中涉及的化学知识、化学原理来设计问题．能够将实际问题分解，通过运用相关知识，采用分析、综合的方法，解决简单化学问题．