题目
硫酸锌（ZnSO4）是制备各种含锌材料的原料，在防腐、电镀、医学上有诸多应用。硫酸锌可由菱锌矿制备，菱锌矿的主要成分为ZnCO3，杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制备流程如图：菱锌矿 H2SO4-|||-x KMnO4 Zn粉 HF-|||-焙烧 浸取 阅 =5 虑液① 氧化 虑液② 转化 滤液③ 脱钙镁 虑液④ ZnSO4·7H2O-|||-过滤 过滤 过滤 过滤-|||-滤渣① 滤渣② 滤渣③ 滤渣④本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如下表： 离子 Fe3+ Zn2+ Cu2+ Fe2+ Mg2+ Ksp 4.0×10-38 6.7×10-17 2.2×10-20 8.0×10-16 1.8×10-11 回答下列问题：（1）菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为 ____ 。（2）为了提高锌的浸取效果，可采取的措施有 ____ 、 ____ 。（3）加入物质X调溶液pH=5，最适宜使用的X是 ____ （填标号）。A.NH3•H2OB.Ca（OH）2C.NaOH滤渣①的主要成分是 ____ 、 ____ 、 ____ 。（4）向80～90℃的滤液①中分批加入适量KMnO4溶液充分反应后过滤，滤渣②中有MnO2，该步反应的离子方程式为 ____ 。（5）滤液②中加入锌粉的目的是 ____ 。（6）滤渣④与浓H2SO4反应可以释放HF并循环利用，同时得到的副产物是 ____ 、 ____ 。
硫酸锌（ZnSO4）是制备各种含锌材料的原料，在防腐、电镀、医学上有诸多应用。硫酸锌可由菱锌矿制备，菱锌矿的主要成分为ZnCO3，杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制备流程如图：
本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如下表：
回答下列问题：
（1）菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为 ____ 。
（2）为了提高锌的浸取效果，可采取的措施有 ____ 、 ____ 。
（3）加入物质X调溶液pH=5，最适宜使用的X是 ____ （填标号）。
A.NH3•H2O
B.Ca（OH）2
C.NaOH
滤渣①的主要成分是 ____ 、 ____ 、 ____ 。
（4）向80～90℃的滤液①中分批加入适量KMnO4溶液充分反应后过滤，滤渣②中有MnO2，该步反应的离子方程式为 ____ 。
（5）滤液②中加入锌粉的目的是 ____ 。
（6）滤渣④与浓H2SO4反应可以释放HF并循环利用，同时得到的副产物是 ____ 、 ____ 。
本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如下表：
| 离子 | Fe3+ | Zn2+ | Cu2+ | Fe2+ | Mg2+ |
| Ksp | 4.0×10-38 | 6.7×10-17 | 2.2×10-20 | 8.0×10-16 | 1.8×10-11 |
（1）菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为 ____ 。
（2）为了提高锌的浸取效果，可采取的措施有 ____ 、 ____ 。
（3）加入物质X调溶液pH=5，最适宜使用的X是 ____ （填标号）。
A.NH3•H2O
B.Ca（OH）2
C.NaOH
滤渣①的主要成分是 ____ 、 ____ 、 ____ 。
（4）向80～90℃的滤液①中分批加入适量KMnO4溶液充分反应后过滤，滤渣②中有MnO2，该步反应的离子方程式为 ____ 。
（5）滤液②中加入锌粉的目的是 ____ 。
（6）滤渣④与浓H2SO4反应可以释放HF并循环利用，同时得到的副产物是 ____ 、 ____ 。
题目解答
答案
解：（1）由分析，焙烧时，生成ZnO的反应为：ZnCO3$\frac{\underline{\;焙烧\;}}$ ZnO+CO2↑，
故答案为：ZnCO3$\frac{\underline{\;焙烧\;}}$ ZnO+CO2↑；
（2）可采用将焙烧后的产物碾碎，增大接触面积、增大硫酸的浓度等方式提高锌的浸取率，
故答案为：将焙烧后的产物碾碎；增大硫酸的浓度；
（3）A．NH3•H2O易分解产生NH3污染空气，且经济成本较高，故A错误；
B．Ca（OH）2不会引入新的杂质，且成本较低，故B正确；
C．NaOH会引入杂质Na+，且成本较高，故C错误；
当沉淀完全时（离子浓度小于10-5mol/L），结合表格Ksp计算各离子完全沉淀时pH＜5的只有Fe3+，故滤渣①中有Fe（OH）3，又CaSO4是微溶物，SiO2不溶于酸，故滤渣①的主要成分是Fe（OH）3、CaSO4、SiO2，
故答案为：B；Fe（OH）3；CaSO4；SiO2；
（4）向80～90℃滤液①中加入KMnO4溶液，可氧化Fe2+，得到Fe（OH）3和MnO2的滤渣②，反应的离子方程式为3Fe2++${MnO}_{4}^{-}$+7H2O=3Fe（OH）3↓+MnO2↓+5H+，
故答案为：3Fe2++${MnO}_{4}^{-}$+7H2O=3Fe（OH）3↓+MnO2↓+5H+；
（5）滤液②中加入锌粉，发生反应Zn+Cu2+=Zn2+=Cu,故加入锌粉的目的为置换Cu2+为Cu从而除去，
故答案为：置换Cu2+为Cu从而除去；
（6）由分析，滤渣④为CaF2、MgF2，与浓硫酸反应可得到HF，同时得到的副产物为CaSO4、MgSO4，
故答案为：CaSO4、MgSO4。
故答案为：ZnCO3$\frac{\underline{\;焙烧\;}}$ ZnO+CO2↑；
（2）可采用将焙烧后的产物碾碎，增大接触面积、增大硫酸的浓度等方式提高锌的浸取率，
故答案为：将焙烧后的产物碾碎；增大硫酸的浓度；
（3）A．NH3•H2O易分解产生NH3污染空气，且经济成本较高，故A错误；
B．Ca（OH）2不会引入新的杂质，且成本较低，故B正确；
C．NaOH会引入杂质Na+，且成本较高，故C错误；
当沉淀完全时（离子浓度小于10-5mol/L），结合表格Ksp计算各离子完全沉淀时pH＜5的只有Fe3+，故滤渣①中有Fe（OH）3，又CaSO4是微溶物，SiO2不溶于酸，故滤渣①的主要成分是Fe（OH）3、CaSO4、SiO2，
故答案为：B；Fe（OH）3；CaSO4；SiO2；
（4）向80～90℃滤液①中加入KMnO4溶液，可氧化Fe2+，得到Fe（OH）3和MnO2的滤渣②，反应的离子方程式为3Fe2++${MnO}_{4}^{-}$+7H2O=3Fe（OH）3↓+MnO2↓+5H+，
故答案为：3Fe2++${MnO}_{4}^{-}$+7H2O=3Fe（OH）3↓+MnO2↓+5H+；
（5）滤液②中加入锌粉，发生反应Zn+Cu2+=Zn2+=Cu,故加入锌粉的目的为置换Cu2+为Cu从而除去，
故答案为：置换Cu2+为Cu从而除去；
（6）由分析，滤渣④为CaF2、MgF2，与浓硫酸反应可得到HF，同时得到的副产物为CaSO4、MgSO4，
故答案为：CaSO4、MgSO4。
解析
步骤 1：菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式
菱锌矿的主要成分为ZnCO_3，焙烧时，ZnCO_3分解生成ZnO和CO_2。
步骤 2：提高锌的浸取效果的措施
为了提高锌的浸取效果，可以采取将焙烧后的产物碾碎，增大接触面积，以及增大硫酸的浓度等方式。
步骤 3：选择最适宜使用的X
A. NH_3•H_2O易分解产生NH_3污染空气，且经济成本较高，故A错误；
B. Ca（OH）_2不会引入新的杂质，且成本较低，故B正确；
C. NaOH会引入杂质Na^{+}，且成本较高，故C错误；
步骤 4：滤渣①的主要成分
当沉淀完全时（离子浓度小于10^{-5}mol/L），结合表格K_sp计算各离子完全沉淀时pH＜5的只有Fe^{3+}，故滤渣①中有Fe（OH）_3，又CaSO_4是微溶物，SiO_2不溶于酸，故滤渣①的主要成分是Fe（OH）_3、CaSO_4、SiO_2。
步骤 5：向80～90℃滤液①中加入KMnO_4溶液的反应
向80～90℃滤液①中加入KMnO_4溶液，可氧化Fe^{2+}，得到Fe（OH）_3和MnO_2的滤渣②，反应的离子方程式为3Fe^{2+}+${MnO}_{4}^{-}$+7H_2O=3Fe（OH）_3↓+MnO_2↓+5H^{+}。
步骤 6：滤液②中加入锌粉的目的
滤液②中加入锌粉，发生反应Zn+Cu^{2+}=Zn^{2+}=Cu,故加入锌粉的目的为置换Cu^{2+}为Cu从而除去。
步骤 7：滤渣④与浓H_2SO_4反应的副产物
由分析，滤渣④为CaF_2、MgF_2，与浓硫酸反应可得到HF，同时得到的副产物为CaSO_4、MgSO_4。
菱锌矿的主要成分为ZnCO_3，焙烧时，ZnCO_3分解生成ZnO和CO_2。
步骤 2：提高锌的浸取效果的措施
为了提高锌的浸取效果，可以采取将焙烧后的产物碾碎，增大接触面积，以及增大硫酸的浓度等方式。
步骤 3：选择最适宜使用的X
A. NH_3•H_2O易分解产生NH_3污染空气，且经济成本较高，故A错误；
B. Ca（OH）_2不会引入新的杂质，且成本较低，故B正确；
C. NaOH会引入杂质Na^{+}，且成本较高，故C错误；
步骤 4：滤渣①的主要成分
当沉淀完全时（离子浓度小于10^{-5}mol/L），结合表格K_sp计算各离子完全沉淀时pH＜5的只有Fe^{3+}，故滤渣①中有Fe（OH）_3，又CaSO_4是微溶物，SiO_2不溶于酸，故滤渣①的主要成分是Fe（OH）_3、CaSO_4、SiO_2。
步骤 5：向80～90℃滤液①中加入KMnO_4溶液的反应
向80～90℃滤液①中加入KMnO_4溶液，可氧化Fe^{2+}，得到Fe（OH）_3和MnO_2的滤渣②，反应的离子方程式为3Fe^{2+}+${MnO}_{4}^{-}$+7H_2O=3Fe（OH）_3↓+MnO_2↓+5H^{+}。
步骤 6：滤液②中加入锌粉的目的
滤液②中加入锌粉，发生反应Zn+Cu^{2+}=Zn^{2+}=Cu,故加入锌粉的目的为置换Cu^{2+}为Cu从而除去。
步骤 7：滤渣④与浓H_2SO_4反应的副产物
由分析，滤渣④为CaF_2、MgF_2，与浓硫酸反应可得到HF，同时得到的副产物为CaSO_4、MgSO_4。