Question

【题目】硫酸锌是制造锌钡白和锌盐的主要原料，也可用于湿法电解制锌，如图为由锌灰制ZnSO4·7H2O晶体的工艺流程。

已知：

①锌灰的主要成分为ZnO，还含有CuO、PbO、MnO和FeO；

②“滤渣2”的主要成分为Fe(OH)3和MnO(OH)2。

请回答下列问题：

（1）MnO(OH)2中Mn元素的化合价为___。

（2）为提高浸出效率，锌灰在“酸浸”前可采取的措施有___；“酸浸”时，若硫酸浓度过高，可能发生副反应的化学方程式为___。

（3）“滤渣1”的主要成分为___。

（4）“氧化”时，需控制溶液的pH=5.1，Fe2＋被氧化的离子方程式为___。

（5）操作a为___、过滤、洗涤、干燥。

（6）ZnSO4·7H2O产品的纯度可用配位滴定法测定。

准确称取一定量的ZnSO4·7H2O晶体加入250mL的锥形瓶中，加水约20mL，再加入2-3滴5%的二甲酚橙作指示剂、约5mL六亚甲基四胺缓冲溶液，摇匀。用已标定的0.0160mol·L-1EDTA溶液滴定，滴定至溶液由红紫色变成亮黄色，即为终点(ZnSO4·7H2O与EDTA按物质的量之比1：1反应)。实验数据如下表：

ZnSO4·7H2O产品的纯度为___ (保留2位有效数字)。

（7）工业上采用惰性电极作阳极电解ZnSO4溶液可实现湿法炼锌，电解过程中的离子方程式为___。

Answer 1

【答案】+4 将锌灰粉碎、升高温度等 2FeO＋4H2SO4=Fe2(SO4)3＋SO2↑＋4H2O PbSO4 3Fe2＋+MnO4-+8H2O=3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H＋ 蒸发浓缩、冷却结晶 71% 2Zn2＋＋2H2O2Zn＋O2↑＋4H＋

【解析】

锌白矿（锌灰的主要成分为ZnO，还含有CuO、PbO、MnO和FeO） 加稀硫酸溶解，PbSO4不溶，过滤，滤渣1为PbSO4，滤液中含有硫酸锌、硫酸铜、硫酸亚铁、硫酸锰，加入锌粉发生置换反应：Zn+CuSO4═Cu+ZnSO4，滤渣为铜与过量的锌粉，滤液中再加高锰酸钾溶液、纯ZnO与亚铁离子反应生成MnO(OH)2和氢氧化铁沉淀，“滤渣2”的主要成分为Fe(OH)3和MnO(OH)2，过滤，滤液为硫酸锌，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到ZnSO4·7H2O晶体。

（1）MnO(OH)2中Mn元素的化合价为+4价。故答案为：+4；

（2）为提高浸出效率，锌灰在“酸浸”前可采取的措施有将锌灰粉碎、升高温度等；“酸浸”时，若硫酸浓度过高，FeO被氧化，可能发生副反应的化学方程式为2FeO＋4H2SO4=Fe2(SO4)3＋SO2↑＋4H2O。故答案为：将锌灰粉碎、升高温度等；2FeO＋4H2SO4=Fe2(SO4)3＋SO2↑＋4H2O；

（3）“酸浸”时，发生的反应有CuO+H2SO4=CuSO4+H2O；PbO+H2SO4=PbSO4+H2O；MnO+H2SO4=MnSO4 +H2O；FeO+H2SO4=FeSO4+H2O；故“滤渣1”的主要成分为PbSO4。故答案为：PbSO4；

（4）“氧化”时，需控制溶液的pH=5.1，Fe2＋被氧化的离子方程式为3Fe2＋+MnO4-+8H2O=3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H＋。故答案为：3Fe2＋+MnO4-+8H2O=3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H＋；

（5）操作a为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；

（6）ZnSO4·7H2O与EDTA按物质的量之比1：1反应，根据表中数据，ZnSO4·7H2O产品的纯度 =71%；

故答案为：71%；

（7）工业上采用惰性电极作阳极电解ZnSO4溶液可实现湿法炼锌，电解过程中的离子方程式为2Zn2＋＋2H2O2Zn＋O2↑＋4H＋。故答案为：2Zn2＋＋2H2O2Zn＋O2↑＋4H＋。