Question

工業(yè)上可以從冶煉鋅、鋅制品加工企業(yè)回收的廢渣（含有ZnCO₃、ZnO、FeO、Fe₂O₃、CuO、Al₂O₃）來提取氧化鋅和金屬銅等，其主要工藝流程如圖所示：

有關氫氧化物開始沉淀和沉淀完全的pH見下表

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Cu（OH）2	Al（OH）3	Zn（OH）2
開始沉淀	2.7	7.6	5.4	4.0	6.5
完全沉淀	3.7	9.6	6.4	5.2	8.0

（1）向酸浸液中加入的試劑A有多種選擇，若A是H₂O₂，反應的離子方程式是

 

；
（2）若試劑A為KOH稀溶液，當滴加至Cu²⁺恰好完全沉淀時，則濾液甲中：

c(Fe2-)

c(Cu2-)

＜

 

（已知：K_SP（Fe（OH）₂）=8.0×10^-16，K_SP（Cu（OH）₂）=2.2×10^-20）
（3）當酸浸液的pH用

 

（填試劑的化學式）調節(jié)到3.7至5.2時，可以使兩種離子完全沉淀，寫出其中任意一種沉淀反應的離子方程式

 

；
（4）檢驗沉淀丙是否洗滌干凈，操作方法是

 

，在實驗室進行焙燒時，盛放沉淀丙的儀器名稱是

 

．
（5）上述流程中所得Zn0產品中鋅的含量遠超過鋅渣中鋅元素的含量，其原因是

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用,制備實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：（1）雙氧水具有強的氧化性能夠氧化二價鐵離子；
（2）Cu²⁺恰好完全沉淀時，此時溶液的pH=6.4，依據K_SP（Fe（OH）₂）、K_SP（Cu（OH）₂）計算銅離子和二價鐵離子濃度的比值；
（3）依據水解平衡移動的條件，結合工藝流程的目的選擇合適的試劑；
（4）沉淀是否洗干凈就是檢驗洗滌液中是否有雜質離子硫酸根離子存在，故滴加硝酸鋇看是否有白色沉淀生成即可；高溫焙燒固體應在坩堝中進行；
（5）依據流程中調節(jié)pH值加入的試劑分析解答．

解答： 解：（1）雙氧水與二價鐵離子反應的離子方程式為：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
故答案為：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（2）溶液的pH=6.4時，銅離子剛好沉淀完全：C（Fe²⁺）=K_SP（Fe（OH）₂）÷C²（OH^-），C（Cu²⁺）=K_SP（Cu（OH）₂）÷C²（OH^-），所以

C(Fe2+)

C(Cu2+)

=

KSP(Fe(OH)2)

KSP(Cu(OH)2)

=3.6×10⁴，
故答案為：3.6×10⁴；
（3）三價鐵離子和鋁離子水解的離子方程式：Fe³⁺+3H₂O  Fe（OH）₃+3H⁺，Al³⁺+3H₂O Al（OH）₃+3H⁺，要調整調節(jié)到3.7至5.2時除去三價鐵離子和鋁離子，但是不能引人新的雜質離子，可以選用ZnO，氧化鋅與氫離子反應，消耗氫離子，促進水解平衡向正方向移動，反應的離子方程式為：Fe³⁺+3H₂O=Fe（OH）₃↓+3H⁺；
故答案為：ZnO  Fe³⁺+3H₂O=Fe（OH）₃↓+3H⁺；
（4）如果沉淀洗滌不干凈，則殘留硫酸根離子，取最后一次洗滌液，加入硝酸鋇，若產生白色沉淀則說明洗滌不干凈，反之洗滌干凈；在實驗室進行焙燒時，盛放沉淀丙的儀器為坩堝；
故答案為：取最后一次洗滌液，加入硝酸鋇；坩堝；
（5）在流程中調節(jié)pH值加入了氧化鋅，所以所得Zn0產品中鋅的含量遠超過鋅渣中鋅元素的含量；
故答案為：在前期操作中添加了含鋅元素的物質．

點評：本題為工藝流程題，難度較大，通過從廢渣中提取氧化鋅和金屬銅的工藝流程考查了溶解平衡的移動、氧化還原方程式的書寫、物質的分離等，熟悉物質的性質，清楚流程，是解題關鍵，側重學生分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)．