Question

【題目】活性氧化鋅用作橡膠硫化的活性劑、補強劑。以氧化鋅粗品為原料制備活性氧化鋅的生產工藝流程如下：

一些陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH見下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Cu(OH)2	Zn(OH)2	Fe(OH)2
pH	3.2	6.7	8.0	9.7

（1）“溶解”前將氧化鋅粗品粉碎成細顆粒，目的是_____________________________。

（2）“溶解”后得到的酸性溶液中含有Zn2＋、SO42－，另含有Fe2＋、Cu2＋等雜質。先加入___________（填“Na2CO3”或“H2SO4”）調節溶液的pH至5.4，然后加入適量KMnO4，Fe2＋轉化為Fe(OH)3，同時KMnO4轉化為MnO2,，經檢測溶液中Fe2＋的濃度為0.009mol·L－1，則每升溶液中至少應加入__________mol KMnO4。

（3）雜質Cu2＋可利用置換反應除去，應選擇的試劑是___________。

（4）“沉淀”后所得“濾渣”的成分為ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O，其在450～500℃下進行“煅燒”，“煅燒”反應的化學方程式為____________________________。

Answer 1

【答案】增大固液接觸面積，加快溶解時的反應速率 Na2CO3 0.003 鋅粉 ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O3ZnO＋CO2↑＋3H2O↑

【解析】

制備活性氧化鋅流程為：氧化鋅粗品中加入稀硫酸，氧化鋅、鐵的氧化物、氧化銅與稀硫酸反應，通過過濾操作分離出濾渣，濾液中含有鐵離子、亞鐵離子、鋅離子、銅離子，酸化濾液后加入適量碳酸鈉溶液得到沉淀ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O，經過煅燒得到ZnO，據此解答。

（1）“溶解”前將氧化鋅粗品粉碎成細顆粒，目的是增大固液接觸面積，加快溶解時的反應速率。

（2）“溶解”后得到的酸性溶液中含有Zn2＋、SO42－，另含有Fe2＋、Cu2＋等雜質，先加入Na2CO3調節溶液的pH至5.4，使溶液的酸性減弱，然后加入適量KMnO4，Fe2＋轉化為Fe(OH)3，同時KMnO4轉化為MnO2，在KMnO4中錳元素的化合價降低，該反應中作為氧化劑，反應的離子方程式為MnO4-+3Fe2++7H2O＝MnO2+3Fe(OH)3↓+5H+。經檢測溶液中Fe2＋的濃度為0.009mol·L－1，即1L溶液中亞鐵離子的物質的量是0.009mol，則依據方程式可知消耗高錳酸鉀是0.003mol，所以每升溶液中至少應加入0.003mol KMnO4。

（3）由于制備活性氧化鋅，雜質Cu2+可利用置換反應除去，不能引入雜質，所以應選擇的試劑是鋅粉；

（4）“沉淀”得到ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O，“煅燒”在450～500℃下進行，根據原子守恒可知“煅燒”反應的化學方程式為ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O3ZnO＋CO2↑＋3H2O↑。