Question

【題目】氧化鋅為白色粉末，可用于濕疹、癬等皮膚病的治療。工業ZnO中含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)，純化工業ZnO的流程如下：

提示：在本實驗條件下，Ni(Ⅱ)不能被氧化。

（1）“酸浸”時需不斷通入髙溫水蒸氣，其目的是 ________________。

（2）“除雜I”中生成Fe（OH）3反應的離子方程式為______________________________。

（3）“除雜2”中所得濾渣主要成分是____________。

（4）濾餅要用水洗，檢驗是否洗滌干凈的方法是_________________。

（5）已知：Zn（OH）2 的 Ksp=l×10-17。室溫下為使Zn2+完全沉淀(其濃度<1×10-5mol·L-1)，需調節溶液pH范圍為____________。

Answer 1

【答案】升高溫度、使反應物充分混合，以加快反應速率 3Fe2+＋MnO4-＋7H2O＝3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H+ Ni、Zn 取少量最后洗滌液于試管中，滴入鹽酸酸化的氯化鋇溶液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經洗滌干凈 pH＞8

【解析】

(1) “酸浸”時需不斷通入髙溫水蒸氣是為了升高溫度、使反應物充分混合，以加快反應速率，據此解答；

(2) 根據題意，Ni（Ⅱ）不能被氧化，反應②中除掉的雜質離子是Fe2+和Mn2+，根據MnO4-+具有氧化性，能將Fe2+和Mn2+氧化，根據電子得失進行配平；

(3) “除雜2”中所得濾渣為鋅與鎳離子的發生反應得到鋅離子和鎳；得到的濾渣中，除了過量的鋅外還有金屬鎳；

(4)檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法是取最后一次洗滌液，檢驗表面是否含有硫酸根離子；

(5)根據Zn（OH）2 的 和室溫下計算。

工業ZnO中放入稀硫酸酸浸后溶液中存在Fe2+、Mn2+、Zn2+和Ni2+，向浸出液中加入適量ZnO并調節溶液的pH約為5.4，再加入高錳酸鉀溶液，Ni（Ⅱ）不能被氧化，Fe2+、Mn2+被氧化生成氫氧化鐵和二氧化錳而被除去，過濾后，向濾液中加入Zn過濾，Zn和Ni2+發生氧化還原反應生成Ni，溶液中存在Zn2+，向濾液中加入碳酸鈉溶液并調節pH，生成碳酸鋅沉淀，煅燒碳酸鋅沉淀生成ZnO，

(1) “酸浸”時需不斷通入髙溫水蒸氣是為了升高溫度、使反應物充分混合，以加快反應速率，故答案為：升高溫度、使反應物充分混合，以加快反應速率；

(2)根據上述分析可知，“除雜I”中Fe2+被氧化生成Fe（OH）3，反應的離子方程式為：3Fe2+＋MnO4-＋7H2O＝3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H+，故答案為：3Fe2+＋MnO4-＋7H2O＝3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H+；

(3) 根據上述分析可知，“除雜2”中加入Zn過濾，Zn和Ni2+發生氧化還原反應生成Ni，還有過量的Zn，因此濾渣為Ni和Zn，故答案為：Ni、Zn；

(4) 由于溶液中硫酸根離子屬于雜質離子，因此可以檢驗測定洗滌液中是否存在硫酸根離子，操作為：取最后一次少量水洗液于試管中，滴入12滴稀鹽酸，再滴入氯化鋇溶液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經洗滌干凈，故答案為：取少量最后洗滌液于試管中，滴入鹽酸酸化的氯化鋇溶液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經洗滌干凈；

(5) 已知：Zn（OH）2 的 ，室溫下為使Zn2+完全沉淀(其濃度<1×10-5mol·L-1)，因此可知當Zn2+其濃度為1×10-5mol·L-1時，根據計算得c（OH-）=10-6mol/L， 室溫下水的離子積常數，把c（OH-）=10-6mol/L帶入得c（H+）=10-8mol/L，因此需調節溶液pH范圍為pH＞8，故答案為：pH＞8。