Question

16．含鋅廢渣和各種鋅礦（如菱鋅礦）都有著重要的用途．
Ⅰ．以含鋅廢渣（主要成分為ZnO，雜質(zhì)為FeO、CuO）為原料制備七水硫酸鋅（ZnSO₄•7H₂O）的流程如圖1．

（1）粉碎的目的是增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)的速率．
（2）若實(shí)驗(yàn)室用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的硫酸配制200g 25%的硫酸，需要的玻璃儀器有膠頭滴管、玻璃棒、燒杯和量筒，此處玻璃棒的作用是攪拌加快散熱．
（3）物質(zhì)X是鋅，濾渣中含有金屬單質(zhì)有銅、鋅，除銅時(shí)發(fā)生的反應(yīng)屬于置換反應(yīng)（填基本反應(yīng)類型）．
（4）流程中獲得七水硫酸鋅前省略的操作是一定條件下制成硫酸鋅的飽和溶液、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌和低溫烘干．
（5）某溫度下，F(xiàn)e（OH）₃分解得到一種鐵、氧質(zhì)量比為21：8的氧化物，該氧化物的化學(xué)式是Fe₃O₄．
（6）除鐵過(guò)程中，溫度、pH對(duì)除鐵效果的影響分別如圖2所示．由圖可知，除鐵時(shí)溫度應(yīng)控制在83℃為宜，pH應(yīng)控制在3.5為宜．
Ⅱ．以某菱鋅礦（ZnCO₃含量為62.5%）為原料制備鋅的原理如下（假設(shè)雜質(zhì)不參加反應(yīng)）：
ZnCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ZnO+CO₂↑     ZnO+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Zn+CO₂．
則100噸這樣的菱鋅礦理論上最多可制得鋅多少噸？（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）反應(yīng)物接觸越充分，反應(yīng)速率越快；
（2）玻璃棒的用途有攪拌、引流、轉(zhuǎn)移物質(zhì)等；
（3）根據(jù)反應(yīng)物和生成物的種類可以判斷反應(yīng)類型；
（4）飽和溶液通過(guò)冷卻可以達(dá)到晶體；
（5）根據(jù)元素的質(zhì)量比可以判斷氧化物的種類；
（6）根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可以判斷除鐵時(shí)的最佳溫度和酸堿度；
Ⅱ．根據(jù)費(fèi)用低化學(xué)方程式及其提供的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行相關(guān)方面的計(jì)算．

解答 解：Ⅰ．（1）粉碎的目的是增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)的速率．
故填：增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)的速率．
（2）需要的玻璃儀器有膠頭滴管、玻璃棒、燒杯和量筒，此處玻璃棒的作用是攪拌加快散熱．
故填：燒杯；量筒；攪拌加快散熱．
（3）物質(zhì)X是鋅，濾渣中含有金屬單質(zhì)有銅、鋅；
除銅時(shí)，硫酸銅和鋅反應(yīng)生成硫酸鋅和銅，屬于置換反應(yīng)．
故填：鋅；銅、鋅；置換．
（4）流程中獲得七水硫酸鋅前省略的操作是一定條件下制成硫酸鋅的飽和溶液、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌和低溫烘干．
故填：一定條件下制成硫酸鋅的飽和溶液；過(guò)濾．
（5）設(shè)鐵的氧化物的化學(xué)式為Fe_xO_y，
根據(jù)題意有：56x：16y=21：8，
x：y=3：4，
該氧化物的化學(xué)式是Fe₃O₄．
故填：Fe₃O₄．
（6）由圖可知，除鐵時(shí)溫度應(yīng)控制在83℃為宜，pH應(yīng)控制在3.5為宜．
故填：83；3.5．
Ⅱ．解：設(shè)100噸這樣的菱鋅礦理論上最多可制得鋅的質(zhì)量為x，
100t這樣的菱鋅礦中，碳酸鋅的質(zhì)量為：100t×62.5%=62.5t，
由ZnCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ZnO+CO₂↑，ZnO+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Zn+CO₂可知，ZnCO₃～Zn，
ZnCO₃～Zn，
125   65
62.5t x
$\frac{125}{62.5t}$=$\frac{65}{x}$，
x=32.5t，
答：100t這樣的菱鋅礦理論上最多可制得鋅32.5t．

點(diǎn)評(píng) 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識(shí)奠定基礎(chǔ)．