Question

【題目】硫酸鋅是制造鋅鋇白和鋅鹽的主要原料，也可用于濕法電解制鋅，如圖為由鋅灰制ZnSO4·7H2O晶體的工藝流程：

已知：①鋅灰的主要成分為ZnO，還含有CuO、PbO、MnO和FeO；

②“濾渣2”的主要成分為Fe(OH)3和MnO(OH)2。

請回答下列問題：

(1)MnO(OH)2中Mn元素的化合價為_____________。

(2)“濾渣1”的主要成分為_____________。

(3)“氧化”時，需控制溶液的pH=5.1，Fe2+被氧化的離子方程式為_____________。

(4)操作a為_________、過濾、洗滌、干燥。

(5)ZnSO4·7H2O產品的純度可用配位滴定法測定。準確稱取一定量的ZnSO4·7H2O晶體加入250 mL的錐形瓶中，加水約20 mL，再加入2～3滴5%的二甲酚橙作指示劑、約5 mL六亞甲基四胺緩沖溶液，搖勻。用已標定的0.0160 mol/LEDTA溶液滴定，滴定至溶液由紅紫色變成亮黃色，即為終點(ZnSO4·7H2O與EDTA按物質的量之比1：1反應)。實驗數據如下表：

m(ZnSO4·7H2O)/g	起始滴定管讀數/mL	終點滴定管讀數/mL
0.1692	0.20	26.50

ZnSO4·7H2O產品的純度為_____________(保留2位有效數字)。

(6)工業上采用惰性電極作陽極電解ZnSO4溶液可實現濕法煉鋅，電解過程中的離子方程式為___________。

Answer 1

【答案】+4 PbSO4 3Fe2++MnO4-+8H2O=3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H+ 蒸發濃縮、冷卻結晶 71% 2Zn2++2H2O2Zn+4H+

【解析】

鋇白礦(鋅灰的主要成分是ZnO，還含有CuO、PbO、MnO和FeO)，加稀硫酸溶解，得到金屬硫酸鹽，PbSO4不溶，其余硫酸鹽以溶于水，過濾，濾渣1為PbSO4，濾液中含有硫酸鋅、CuSO4、FeSO4、MnSO4，加入鋅粉發生置換反應：Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4，濾渣為銅與過量的鋅粉，濾液中再加高錳酸鉀溶液，Fe2+與MnO4-反應生成Fe(OH)3、MnO(OH)2沉淀，濾渣2的主要成分為成Fe(OH)3、MnO(OH)2，過濾，濾液為硫酸鋅，蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾得到ZnSO4·7H2O晶體。

(1)MnO(OH)2中Mn元素的化臺價為+4價；

(2)根據上述分析可知“濾渣1”的主要成分為PbSO4；

(3)KMnO4具有強的氧化性，Fe2+具有還原性，在pH=5.1時，Fe2+被氧化產生Fe3+與溶液中OH-結合形成Fe(OH)3沉淀，MnO4-被還原產生MnO(OH)2 ，故根據電子守恒、電荷守恒、原子守恒，可得Fe2+被氧化的離子方程式為：3Fe2++MnO4-+8H2O=3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H+；

(4)濾液2主要成分是ZnSO4，由于ZnSO4的溶解度受溫度的影響變化較大，所以從該溶液中得到硫酸鋅晶體的操作a為蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥；

(5)ZnSO4·7H2O與EDTA按物質的量之比1：1反應，根據表中數據，ZnSO4·7H2O產品的純度為： ×100%=71%；

(6)在工業上采用惰性電極作陽極電解ZnSO4溶液可實現濕法煉鋅，陰極上Zn2+得到電子發生還原反應變為Zn單質，電極反應式為：Zn2++2e-=Zn，陽極上水電離產生的OH-失去電子發生氧化反應產生O2，電極反應式為：2H2O=O2↑+4H+，故電解過程中的離子方程式：2Zn2++2H2O2Zn+4H+。