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物的接觸面積，加快反應的速率．
（2）若實驗室用質量分數(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X是鋅，濾渣中含有金屬單質有銅、鋅，除銅時發(fā)生的反應屬于置換反應（填基本反應類型）．
（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、冷卻結晶、過濾、洗滌和低溫烘干．
（5）某溫度下，F(xiàn)e（OH）₃分解得到一種鐵、氧質量比為21：8的氧化物，該氧化物的化學式是Fe₃O₄．
（6）除鐵過程中，溫度、pH對除鐵效果的影響分別如圖2所示．由圖可知，除鐵時溫度應控制在83℃為宜，pH應控制在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（假設雜質不參加反應）：
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？（寫出計算過程）

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）反應物接觸越充分，反應速率越快；
（2）玻璃棒的用途有攪拌、引流、轉移物質等；
（3）根據(jù)反應物和生成物的種類可以判斷反應類型；
（4）飽和溶液通過冷卻可以達到晶體；
（5）根據(jù)元素的質量比可以判斷氧化物的種類；
（6）根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可以判斷除鐵時的最佳溫度和酸堿度；
Ⅱ．根據(jù)費用低化學方程式及其提供的數(shù)據(jù)可以進行相關方面的計算．

解答 解：Ⅰ．（1）粉碎的目的是增大反應物的接觸面積，加快反應的速率．
故填：增大反應物的接觸面積，加快反應的速率．
（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X是鋅，濾渣中含有金屬單質有銅、鋅；
除銅時，硫酸銅和鋅反應生成硫酸鋅和銅，屬于置換反應．
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、冷卻結晶、過濾、洗滌和低溫烘干．
故填：一定條件下制成硫酸鋅的飽和溶液；過濾．
（5）設鐵的氧化物的化學式為Fe_xO_y，
根據(jù)題意有：56x：16y=21：8，
x：y=3：4，
該氧化物的化學式是Fe₃O₄．
故填：Fe₃O₄．
（6）由圖可知，除鐵時溫度應控制在83℃為宜，pH應控制在3.5為宜．
故填：83；3.5．
Ⅱ．解：設100噸這樣的菱鋅礦理論上最多可制得鋅的質量為x，
100t這樣的菱鋅礦中，碳酸鋅的質量為：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．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．