Question

用含锌废渣（主要含Zn以及少量S、Fe、Mn、Cd等）制取氧化锌（ZnO）的工艺流程如图

回答下列问题：

（1）“酸浸”时，锌、铁的浸出率如图（a）所示，应控制浸取终点的pH为________。

（2）“氧化”时，Fe²⁺、Mn²⁺去除率与温度的关系如图（b）所示，相同条件下还原性较强的是________（填“Fe²⁺”或“Mn²⁺”），Fe²⁺被KMnO₄氧化生成Fe³⁺和MnO₂的离子方程式为________。

（3）加Zn粉“操作”的目的是________。

（4）“沉锌”的离子方程式为________，由碱式碳酸锌制备轻质氧化锌的方法是________。

Answer

4（填4~5之间数据均给分） 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↑ 高温焙烧

【解析】

(1)“酸浸”过程是为了浸出锌，据此结合图像中锌、铁的浸出率与pH的关系确定答案；

(2)根据氧化时Fe2+和Mn2+去除率的大小分析其还原性强弱；根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒书写反应的离子方程式；

(3)加锌粉是为了除去Cd；

(4)“沉锌”过程中反应生成ZnCO3·2Zn(OH)2，据此写出反应的离子方程式；由ZnCO3·2Zn(OH)2获得ZnO应通过高温焙烧操作。

(1)此流程是为了制取氧化锌，因此“酸浸”过程中是为了浸出锌，而不浸出铁，由图中锌铁的浸出率可知，当pH在4~5时，锌的浸出率最高，铁的浸出率几乎为0；因此应控制浸取液终点的pH为4~5；

(2)由图b可知，反应过程中，Fe2+的去除率高于Mn2+， 因此说明相同条件下，Fe2+的还原性强于Mn2+；KMnO4将Fe2＋氧化为Fe3＋，自身还原为MnO2，过程中Mn由＋7价变为＋4价，得到3个电子，Fe由＋2价变为＋3价，失去1个电子，根据得失电子守恒可得，Fe2＋、Fe3＋的系数为3，MnO4－、MnO2的系数为1；由电荷守恒可得，反应物中含有4个H＋；由氢原子守恒可得，生成物中含有H2O，且其系数为2；因此可得该反应的离子方程式为：3Fe2＋＋MnO4－＋4H＋=3Fe3＋＋MnO2↓＋2H2O；

(3)加锌粉是为了除去Cd；

(4)“沉锌”过程中反应生成ZnCO3·2Zn(OH)2，该反应的离子方程式为： 3Zn2++5CO32-+4H2O=ZnCO3·2Zn(OH)2↓+4HCO3-或3Zn2++3CO32-+2H2O=ZnCO3·2Zn(OH)2↓+2CO2↑；由于ZnCO3·2Zn(OH)2受热易分解，形成ZnO，因此由碱式碳酸锌制备轻质氧化锌，可采用高温焙烧操作。