Question

【題目】氧化鋅工業品廣泛應用于橡膠、涂料、陶瓷、化工、醫藥、玻璃和電子等行業，隨著工業的飛速發展，我國對氧化鋅的需求量日益增加，成為國民經濟建設中不可缺少的重要基礎化工原料和新型材料。用工業含鋅廢渣(主要成分為ZnO，還含有鐵、鋁、銅的氧化物，Mn2＋、Pb2＋、Cd2＋等)制取氧化鋅的工藝流程如圖所示：

已知：相關金屬離子[c(Mn＋)＝0.1 mol/L]生成氫氧化物沉淀的pH如下表所示：

回答下列問題：

(1)為保證鋅渣酸浸的充分，先保持酸過量，且c(H＋)＝0.5 mol/L左右。寫出一種加快鋅渣浸出的方法：_____________________________________

(2)為調節溶液的pH，則試劑X為________(填化學式)，且調節溶液pH的范圍是________。

(3)除雜時加入高錳酸鉀的作用是___________，發生反應的離子方程式為_______________。

(4)“過濾”所得濾渣的主要成分是___________ (填化學式)。

(5)寫出“碳化合成”的化學方程式：_________________________________；“碳化合成”過程需純堿稍過量，請設計實驗方案證明純堿過量：_________________________________

Answer 1

【答案】將鋅渣粉碎、加熱、適當增大硝酸濃度、攪拌等 ZnO［或Zn(OH)2或ZnCO3］ 4.7≤pH＜6.0 除去Mn2+ 2MnO4－+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+ Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2 3Zn(NO3)2+3Na2CO3+3H2O=ZnCO3 2Zn(OH)2H2O↓+2CO2↑+6NaNO3［或3Zn(NO3)2+5Na2CO3+5H2O= ZnCO3 2Zn(OH)2H2O↓+4NaHCO3+6NaNO3］ 靜置，取少許上層清液繼續滴加純堿溶液，若無沉淀產生，則證明純堿過量（或靜置，取少許上層清液滴加CaCl2溶液，若有白色沉淀產生，則證明純堿過量）

【解析】

（1）根據增大固體反應物接觸面積，升高溫度，增大反應物濃度等角度分析；

（2）根據除雜的同時不要摻入新的雜質考慮；根據流程及表中數據，確定pH的范圍；

（3）加入高錳酸鉀的作用是將Mn2+轉化為MnO2沉淀，除去Mn2+；

（4）由（2）、（3）知“過濾”所得濾渣；

（5）“碳化合成”時加入Na2CO3，產物為ZnCO3 2Zn(OH)2H2O，寫出化學方程式；

（6）若Na2CO3不足，檢驗溶液中的Zn2+；Na2CO3過量時，可檢驗溶液中的CO32-；

（1）酸浸的主要目的是將ZnO等物質與硝酸反應，為加快反應速率，可采取的方法有加熱、將將鋅渣粉碎、加熱、適當增大硝酸濃度、攪拌等；

答案：將鋅渣粉碎、加熱、適當增大硝酸濃度、攪拌等

（2）加入試劑X的目的是調節溶液的pH，使Fe3+、Al3+生成沉淀除去，為不引入新的雜質離子，可加入ZnO、Zn(OH)2、ZnCO3等，根據流程及表中數據，需調節pH的范圍為4.7≤pH＜6.0；

答案：4.7≤pH＜6.0

（3）加入高錳酸鉀的作用是將Mn2+轉化為MnO2沉淀，除去Mn2+，反應的離子方程式為2MnO4－+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+；

答案：除去Mn2+ 2MnO4－+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+

（4）由（2）、（3）知，“過濾”所得濾渣的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2；

答案：Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2

（5）“碳化合成”時加入Na2CO3，產物為ZnCO3 2Zn(OH)2H2O，反應的化學方程式為3Zn(NO3)2+3Na2CO3+3H2O=ZnCO3 2Zn(OH)2H2O↓+2CO2↑+6NaNO3［或3Zn(NO3)2+5Na2CO3+5H2O= ZnCO3 2Zn(OH)2H2O↓+4NaHCO3+6NaNO3］；

答案：3Zn(NO3)2+3Na2CO3+3H2O=ZnCO3 2Zn(OH)2H2O↓+2CO2↑+6NaNO3［或3Zn(NO3)2+5Na2CO3+5H2O= ZnCO3 2Zn(OH)2H2O↓+4NaHCO3+6NaNO3］

（6）若Na2CO3不足時，溶液中還有Zn(NO3)2，繼續滴加Na2CO3溶液，有沉淀產生；Na2CO3過量時，可檢驗溶液中的CO32-；

答案：靜置，取少許上層清液繼續滴加純堿溶液，若無沉淀產生，則證明純堿過量（或靜置，取少許上層清液滴加CaCl2溶液，若有白色沉淀產生，則證明純堿過量）