Question

【題目】高純活性氧化鋅可用于光催化、光電極、彩色顯影等領(lǐng)域。以工業(yè)級(jí)氧化鋅(含Fe2＋、Mn2＋、Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等)為原料，用硫酸浸出法生產(chǎn)高純活性氧化鋅的工藝流程如下：

已知Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38。

回答下列問(wèn)題：

(1)浸出時(shí)，為了提高浸出效率可采用的措施有(寫兩種)：___________；___________。

(2)氧化時(shí)，加入KMnO4溶液是為了除去浸出液中的Fe2＋和Mn2＋(溶液中Mn全部轉(zhuǎn)化為MnO2)，請(qǐng)配平下列除去Fe2＋的離子方程式：MnO＋Fe2＋＋ ===MnO2↓＋Fe(OH)3↓＋H＋ ____________

(3)加入鋅粉的目的是_______________________________________________________。

(4)已知H2SO4浸出液中，c(Fe2＋)＝5.04 mg·L－1、c(Mn2＋)＝1.65 mg·L－1，加入KMnO4溶液反應(yīng)一段時(shí)間后，溶液中c(Fe3＋)＝0.56 mg·L－1，若溶液pH＝3，則此時(shí)Fe3＋__________(填“能”或“不能”)生成沉淀。

(5) 已知：常溫下，①Ka1(H2CO3)＝4.3×10-7，Ka2(H2CO3)＝5.6×10-11；②H2R及其鈉鹽的溶液中，H2R、HR－、R2-分別在三者中所占的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(α)隨溶液pH的變化關(guān)系如圖所示。

①比較H2R ，HR－，H2CO3三者的酸性強(qiáng)弱_________________________________

②NaHR溶液中存在= _______________________

Answer 1

【答案】將工業(yè)級(jí)氧化鋅粉碎、攪拌， 增大硫酸濃度，提高浸出溫度等 1　3　7　H2O　1　3　5 調(diào)節(jié)溶液pH，除去溶液中的Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等 不能 H2R ＞HR－＞H2CO3 10-3

【解析】

（1）增大接觸可以提高浸出效率，如攪拌、將氧化鋅粉碎等；

（2）Mn元素化合價(jià)由MnO4-中+7價(jià)降低為MnO2中+4價(jià)，共降低3價(jià)，Fe元素化合價(jià)由Fe2+中+2價(jià)升高為Fe（OH）3中+3價(jià)，共升高1價(jià)，化合價(jià)升降最小公倍數(shù)為3，則MnO4-的系數(shù)為1，Fe3+的系數(shù)為3，由原子守恒可知缺項(xiàng)為水，再結(jié)合原子守恒、電荷守恒配平；

（3）調(diào)節(jié)溶液pH，除去溶液中Cu2+、Ni2+、Cd2+等；

（4）溶液中c（Fe3+）=0.56mg．L-1，物質(zhì)的量濃度為10-5mol/L，溶液pH=3，則溶液中c（OH-）=10-11mol/L，計(jì)算濃度積Qc，與溶度積Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38比較判斷；

（5）根據(jù)電離常數(shù)比較酸性強(qiáng)弱；

（1）攪拌、將氧化鋅粉碎等可以增大反應(yīng)物的接觸面積，可以提高浸出效率，故答案為：攪拌、將氧化鋅粉碎；

（2）Mn元素化合價(jià)由MnO4-中+7價(jià)降低為MnO2中+4價(jià)，共降低3價(jià)，Fe元素化合價(jià)由Fe2+中+2價(jià)升高為Fe（OH）3中+3價(jià)，共升高1價(jià)，化合價(jià)升降最小公倍數(shù)為3，則MnO4-的系數(shù)為1，Fe3+的系數(shù)為3，由原子守恒可知缺項(xiàng)為水，再結(jié)合原子守恒、電荷守恒配平：MnO4-+3Fe2++7H2O═MnO2↓+3Fe（OH）3↓+5H+，

故答案為：1；3；7H2O；1；3；5；

（3）加入鋅粉的目的是：調(diào)節(jié)溶液pH，除去溶液中Cu2+、Ni2+、Cd2+等；

（4）溶液中c（Fe3+）=0.56mg．L-1，則其物質(zhì)的量濃度為10-5mol/L，溶液pH=3，則溶液中c（OH-）=10-11mol/L，10-5×（10-11）3=1×10-38<Ksp[Fe（OH）3]=4.0×10-38，此時(shí)Fe3+ 不能發(fā)生沉淀；

（5）①由圖像可知，當(dāng)溶液pH=1.3時(shí)，c（H2R）=c（HR-），則Ka1==10-1.3，溶液的pH=4.3時(shí)，c（R2-）=c（HR-），則Ka2==10-4.3，且Ka1(H2CO3)＝4.3×10-7，Ka2(H2CO3)＝5.6×10-11，根據(jù)電離平衡常數(shù)可知，H2R的電離常數(shù)Ka2大于H2CO3的Ka1，即酸性：H2R ＞HR－＞H2CO3；

②NaHR溶液中存在=10-3。