Question

【題目】實(shí)驗(yàn)室用氧化鋅礦粉(主要含ZnO、FeCO3、CuO等)制備堿式碳酸鋅[Zn2(OH)2CO3]，并將其用于合成氨工藝脫硫研究。

(1)“酸浸”時(shí)保持H2SO4過量的目的是___________。

(2)已知：Mn2+開始沉淀的pH=8.1。

①寫出加入KMnO4溶液除鐵的離子方程式：___________。

②流程中調(diào)節(jié)pH=5.4所加試劑X為____(填化學(xué)式)；試劑X、KMnO4溶液加入順序能否互換?請(qǐng)判斷并說明理由_____。

(3)上述流程中濾渣的成分為___________(寫化學(xué)式)；“濾液”可以用作化肥，該濾液的主要成分為___________(填化學(xué)式)。

(4)檢驗(yàn)Zn2(OH)2CO3是否洗滌干凈的方法是___________。

(5)合成氨原料氣脫硫原理如圖，堿式碳酸鋅吸收硫化氫的化學(xué)方程式為______。

Answer 1

【答案】提高礦石的浸出率（或防止Zn2+、Fe2+、Cu2+等金屬離子水解） 3Fe2++MnO4-+7H2O=3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+ ZnO（或答堿式碳酸鋅、碳酸鋅、氫氧化鋅、氨水等） 不能，強(qiáng)酸性條件下KMnO4被還原成Mn2+，在除去Mn2+時(shí)，會(huì)使Zn2+同時(shí)沉淀 Cu和Zn （NH4）2SO4 取最后一次洗滌液，向其中加入硝酸酸化的硝酸鋇溶液，若無沉淀生成，說明沉淀洗滌干凈 Zn2(OH)2CO3+2H2S＝2ZnS↓+CO2↑+3H2O

【解析】

向氧化鋅礦粉（主要含ZnO、FeCO3、CuO等）加入50%～60%硫酸酸浸，氧化鋅礦粉溶解，得到溶液中含有Zn2+、Fe2+、Cu2+等金屬離子，加入ZnO等調(diào)節(jié)溶液pH=5.4，然后加入高錳酸鉀溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Fe（OH）3沉淀和MnO2沉淀，除鐵后在濾液中加入過量Zn，除去銅，加入碳酸銨調(diào)節(jié)溶液pH6.0～6.5，生成Zn2（OH）2CO3。

（1）“酸浸”時(shí)保持H2SO4過量，可使固體充分溶解，且防止Zn2+、Fe2+、Cu2+等金屬離子水解，故答案為：提高礦石的浸出率（或防止Zn2+、Fe2+、Cu2+等金屬離子水解）；

（2）①由流程圖可知，加入高錳酸鉀溶液除鐵時(shí)，F(xiàn)e元素以氫氧化鐵的形式除去，同時(shí)生成二氧化錳沉淀，則除鐵的離子方程式是3Fe2++MnO4-+7H2O=3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+，故答案為：3Fe2++MnO4-+7H2O=3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+；

②向酸浸溶液中加入X調(diào)節(jié)溶液pH=5.4，目的是中和過量的硫酸調(diào)節(jié)溶液的pH又不能引入新的雜質(zhì)，所以X只能是ZnO或堿式碳酸鋅、碳酸鋅、氫氧化鋅等；試劑X與高錳酸鉀不能互換，因?yàn)樵谒嵝詶l件下，高錳酸根離子被還原為錳離子，而錳離子沉淀時(shí)的pH=8.1>5.4，此時(shí)Zn2+也會(huì)沉淀，所以不能互換，故答案為：ZnO（或答堿式碳酸鋅、碳酸鋅、氫氧化鋅、氨水等）；不能，強(qiáng)酸性條件下KMnO4被還原成Mn2+，在除去Mn2+時(shí)，會(huì)使Zn2+同時(shí)沉淀；

（3）向除鐵的濾液中加入過量Zn，用鋅還原出銅離子，除去銅，過濾得濾渣為銅和過量的鋅；加入碳酸銨調(diào)節(jié)pH6.0～6.5，可生成Zn2（OH）2CO3，同時(shí)生成（NH4）2SO4，（NH4）2SO4可用作化肥，故答案為：Cu和Zn；（NH4）2SO4；

（4）Zn2（OH）2CO3沉淀表面附有可溶性的（NH4）2SO4雜質(zhì)，檢驗(yàn)Zn2(OH)2CO3是否洗滌干凈實(shí)際上就是檢驗(yàn)洗滌液中不含有硫酸根，具體操作是取最后一次洗滌液，向其中加入硝酸酸化的硝酸鋇溶液，若無沉淀生成，說明沉淀洗滌干凈，故答案為：取最后一次洗滌液，向其中加入硝酸酸化的硝酸鋇溶液，若無沉淀生成，說明沉淀洗滌干凈；

（5）堿式碳酸鋅吸收硫化氫后得到ZnS沉淀，同時(shí)又二氧化碳、水生成，過濾后可達(dá)到除硫的目的，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Zn2(OH)2CO3+2H2S＝2ZnS↓+CO2↑+3H2O，故答案為：Zn2(OH)2CO3+2H2S＝2ZnS↓+CO2↑+3H2O。