Question

【題目】用含鋅廢渣（主要含Zn以及少量S、Fe、Mn、Cd等）制取氧化鋅（ZnO）的工藝流程如圖

回答下列問題：

（1）“酸浸”時(shí)，鋅、鐵的浸出率如圖（a）所示，應(yīng)控制浸取終點(diǎn)的pH為________。

（2）“氧化”時(shí)，Fe2+、Mn2+去除率與溫度的關(guān)系如圖（b）所示，相同條件下還原性較強(qiáng)的是________（填“Fe2+”或“Mn2+”），Fe2+被KMnO4氧化生成Fe3+和MnO2的離子方程式為________。

（3）加Zn粉“操作”的目的是________。

（4）“沉鋅”的離子方程式為________，由堿式碳酸鋅制備輕質(zhì)氧化鋅的方法是________。

Answer 1

【答案】4（填4~5之間數(shù)據(jù)均給分） Fe2+ 3Fe2++MnO4-+4H+ 3Fe3++MnO2↓+2H2O 除去Cd 3Zn2++5CO32-+4H2O=ZnCO3·2Zn(OH)2↓+4HCO3-或3Zn2++3CO32-+2H2O= ZnCO3·2Zn(OH)2↓+2CO2↑ 高溫焙燒

【解析】

(1)“酸浸”過程是為了浸出鋅，據(jù)此結(jié)合圖像中鋅、鐵的浸出率與pH的關(guān)系確定答案；

(2)根據(jù)氧化時(shí)Fe2+和Mn2+去除率的大小分析其還原性強(qiáng)弱；根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒書寫反應(yīng)的離子方程式；

(3)加鋅粉是為了除去Cd；

(4)“沉鋅”過程中反應(yīng)生成ZnCO3·2Zn(OH)2，據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式；由ZnCO3·2Zn(OH)2獲得ZnO應(yīng)通過高溫焙燒操作。

(1)此流程是為了制取氧化鋅，因此“酸浸”過程中是為了浸出鋅，而不浸出鐵，由圖中鋅鐵的浸出率可知，當(dāng)pH在4~5時(shí)，鋅的浸出率最高，鐵的浸出率幾乎為0；因此應(yīng)控制浸取液終點(diǎn)的pH為4~5；

(2)由圖b可知，反應(yīng)過程中，Fe2+的去除率高于Mn2+， 因此說明相同條件下，Fe2+的還原性強(qiáng)于Mn2+；KMnO4將Fe2＋氧化為Fe3＋，自身還原為MnO2，過程中Mn由＋7價(jià)變?yōu)椋?/span>4價(jià)，得到3個(gè)電子，Fe由＋2價(jià)變?yōu)椋?/span>3價(jià)，失去1個(gè)電子，根據(jù)得失電子守恒可得，Fe2＋、Fe3＋的系數(shù)為3，MnO4－、MnO2的系數(shù)為1；由電荷守恒可得，反應(yīng)物中含有4個(gè)H＋；由氫原子守恒可得，生成物中含有H2O，且其系數(shù)為2；因此可得該反應(yīng)的離子方程式為：3Fe2＋＋MnO4－＋4H＋=3Fe3＋＋MnO2↓＋2H2O；

(3)加鋅粉是為了除去Cd；

(4)“沉鋅”過程中反應(yīng)生成ZnCO3·2Zn(OH)2，該反應(yīng)的離子方程式為： 3Zn2++5CO32-+4H2O=ZnCO3·2Zn(OH)2↓+4HCO3-或3Zn2++3CO32-+2H2O=ZnCO3·2Zn(OH)2↓+2CO2↑；由于ZnCO3·2Zn(OH)2受熱易分解，形成ZnO，因此由堿式碳酸鋅制備輕質(zhì)氧化鋅，可采用高溫焙燒操作。