Question

現從鋅制品加工企業回收的廢渣（含有ZnO、FeO、Fe₂O₃、CuO、Al₂O₃等雜質）來制取氧化鋅，流程如下：

有關氫氧化物完全沉淀的pH見下表：

沉淀物	Al(OH)3	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Cu(OH)2	Zn(OH)2
pH	5.2	3.2	9.7	6.7	8.0

 
（l）在酸浸過程中，要提高鋅元素的浸出率，可以采取         措施。
（2）上述流程中多處涉及“過濾”，實驗室中過濾操作需要使用的玻璃儀器有        。
（3）在“除雜I”步驟中，將溶液調至pH=4的目的是              。在“除雜II”后，溶液的pH約為6，則此步過濾時濾渣中含有               。
（4）在“碳化合成”中，生成的產物之一為堿式碳酸鋅[Zn₂（OH）₂CO₃]，同時放出CO₂，請寫出該反應的化學方程式                       。
（5）從濾液中提取NaNO₃晶體的操作步驟為                  。
（6）在實驗室如何洗滌過濾出的堿式碳酸鋅？                        。

Answer 1

（16分）
（1）加熱、攪拌（2分）
（2）燒杯、玻璃棒、漏斗  （3分）
（3）使Fe³⁺轉化為Fe(OH)₃沉淀除去（2分）
Al(OH)₃、Cu、Zn   （2分）   （不填Zn不扣分）
（4）2Na₂CO₃+2Zn(NO₃)₂+H₂O=4NaNO₃+Zn₂(OH)₂CO₃+CO₂↑（2分）
（5）蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾（3分）
（6）往漏斗中加入少量蒸餾水，浸沒沉淀，讓其自然濾出，反復幾次（2分）

解析試題分析：（1）增大反應物濃度、升高溫度、增大壓強（有氣體參加的反應）、增大固體表面積、使用合適的催化劑、研磨、攪拌、振蕩等措施，都是加快反應速率、提高浸出率的常用措施；（2）過濾分離固液混合物，常用的玻璃儀器有燒杯、普通漏斗、玻璃棒；（3）硝酸具有強氧化性和強酸性，酸性條件下空氣中的氧氣也能將亞鐵離子氧化為鐵離子，則溶液中含有Zn²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Al³⁺、H⁺、NO₃^－，讀表中信息可知，將溶液pH調至4時，鐵離子完全變為氫氧化鐵沉淀，可以除去溶液中的鐵離子；將溶液pH調至6時，鋁離子完全變為氫氧化鋁沉淀，可以除去溶液中的鋁離子，由于鋅比銅活潑，則加入過量的鋅不僅能消耗氫離子，而且能將銅離子完全還原為單質銅，既除去雜質，又沒有引入新雜質，則除雜II所得濾渣主要成分為氫氧化鋁、銅、鋅；（4）依題意，加入的碳酸鈉與硝酸鋅溶液反應，生成堿式碳酸、二氧化碳，根據質量守恒原理可得該復分解反應方程式：2Na₂CO₃+2Zn(NO₃)₂+H₂O=4NaNO₃+Zn₂(OH)₂CO₃+CO₂↑；（5）硝酸鈉是可溶性鹽，溶解度隨溫度下降而明顯減小，根據其性質推斷，將濾液蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾得到硝酸鈉晶體；（6）根據過濾之后洗滌沉淀的一般原理，洗滌堿式碳酸鋅時，先向漏斗中加入少量蒸餾水，浸沒沉淀，再讓其自然濾出，反復幾次即可。
考點：考查有關物質制備的化學工藝流程，涉及加快反應速率的措施、過濾、解釋溶液pH控制到一定值的目的、濾渣成分、關鍵步驟的化學反應方程式、提取晶體的方法、沉淀的洗滌等。