硫酸锌 (ZnSO ₄ ) 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 ZnCO ₃ ，杂质为 SiO ₂ 以及 Ca 、 Mg 、 Fe 、 Cu 等的化合物。其制备流程如下：

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 ，最适宜使用的 X 是 ( 填标号 ) 。

A ． B ． C ．

滤渣 ① 的主要成分是 、 、 。

(4) 向 的滤液 ① 中分批加入适量 溶液充分反应后过滤，滤渣 ② 中有 ，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 反应可以释放 HF 并循环利用，同时得到的副产物是 、 。

答案

(1)ZnCO ₃ ZnO+CO ₂ ↑

(2) 将焙烧后的产物碾碎，增大接触面积     增大硫酸的浓度等

(3)     B     Fe(OH) ₃ CaSO ₄ SiO ₂

(4)3Fe ²⁺ + +7H ₂ O=3Fe(OH) ₃ ↓+MnO ₂ ↓+5H ⁺

(5) 置换 Cu ²⁺ 为 Cu 从而除去

(6)     CaSO ₄ MgSO ₄

【分析】由题干信息，菱锌矿的主要成分为 ZnCO ₃ ，杂质为 SiO ₂ 以及 Ca 、 Mg 、 Fe 、 Cu 等的化合物，结合流程图分析，菱锌矿焙烧，主要发生反应 ZnCO ₃ ZnO+CO ₂ ↑ ，再加入 H ₂ SO ₄ 酸浸，得到含 Zn ²⁺ 、 Ca ²⁺ 、 Mg ²⁺ 、 Fe ²⁺ 、 Fe ³⁺ 、 Cu ²⁺ 的溶液，加入物质 X 调节 pH=5 ，结合表格数据，过滤得到 Fe(OH) ₃ 、 CaSO ₄ 、 SiO ₂ 的滤渣 ① ，滤液 ① 中主要含有 Zn ²⁺ 、 Cu ²⁺ 、 Mg ²⁺ 、 Ca ²⁺ 、 Fe ²⁺ ，再向滤液 ① 中加入 KMnO ₄ 溶液氧化 Fe ²⁺ ，过滤得到 Fe(OH) ₃ 和 MnO ₂ 的滤渣 ② ，滤液 ② 中加入锌粉，发生反应 Zn+Cu ²⁺ =Zn ²⁺ +Cu ，过滤后得到滤渣 ③ 为 Cu ，再向滤液 ③ 中加入 HF 脱钙镁，过滤得到滤渣 ④ 为 CaF ₂ 、 MgF ₂ ，滤液 ④ 为 ZnSO ₄ 溶液，经一系列处理得到 ZnSO ₄ ·7H ₂ O ，据此分析解答。

【详解】（ 1 ）由分析，焙烧时，生成 ZnO 的反应为： ZnCO ₃ ZnO+CO ₂ ↑ ；

（ 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；

（ 3 ） A ． NH ₃ ·H ₂ O 易分解产生 NH ₃ 污染空气，且经济成本较高，故 A 不适宜；

B ． Ca(OH) ₂ 不会引入新的杂质，且成本较低，故 B 适宜；

C ． NaOH 会引入杂质 Na ⁺ ，且成本较高， C 不适宜；

故答案选 B ；

当沉淀完全时 ( 离子浓度小于 10 ^-5 mol/L) ，结合表格 Ksp 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 ；

（ 4 ）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⁺ + +7H ₂ O=3Fe(OH) ₃ ↓+MnO ₂ ↓+5H ⁺ ；

（ 5 ）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；

（ 6 ）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 。