Question

【題目】活性氧化鋅(ZnO)粒徑介于1-100 nm之間，是一種面向21世紀(jì)的新型高功能精細(xì)無(wú)機(jī)產(chǎn)品，表現(xiàn)出許多特殊的性質(zhì)。某研究所以粗氧化鋅（含少量CuO、FeO、MnO、Fe2O3等）為原料，采用濕化學(xué)法(NPP-法)制備納米級(jí)活性氧化鋅，生產(chǎn)工藝流程如圖：

已知：

①pH=5.4時(shí)，KMnO4的還原產(chǎn)物為MnO2。

②以上實(shí)驗(yàn)條件下各種氫氧化物沉淀的pH情況如下表所示。

	Fe(OH)2	Fe(OH)3	Cu(OH)2	Zn(OH)2	Mn(OH)2
開(kāi)始沉淀的pH	7.5	2.2	5.2	6.4	8.6
沉淀完全的pH	9.0	3.2	6.7	8.0	10.1

根據(jù)以上信息，回答下列問(wèn)題：

（1）工藝過(guò)程中各步驟均用到的分離方法是_______________________________。

（2）“廢渣1”的主要成分是______________________________________________。

（3）“反應(yīng)器2”中兩個(gè)氧化還原反應(yīng)的離子方程式為_______________________________________________________________

（4） “反應(yīng)器3”中加入鋅粉的作用是________________________________。

（5）“反應(yīng)器4”得到的廢液中，含有的主要離子除了Na+外，還有______________。

Answer 1

【答案】 過(guò)濾 Fe(OH)3 MnO4－ + 3Fe2+ + 4H+ = 3Fe3+ + MnO2↓+ 2H2O，2MnO4－ +3Mn2++2H2O = 5MnO2↓+ 4H+ 除去溶液中Cu2+ K+、SO42﹣

【解析】（1）本題考查物質(zhì)的除雜和分離，根據(jù)流程，各步驟得到的是濾液和濾渣，因此分離方法是過(guò)濾；（2）本題考查難溶電解質(zhì)溶解平衡的應(yīng)用，反應(yīng)器1，加粗氧化鋅的目的是調(diào)節(jié)pH，調(diào)至4.5－5，根據(jù)表格數(shù)據(jù)，Fe3＋以氫氧化鐵的形式沉淀出來(lái)，即濾渣1為Fe(OH)3；（3）本題考查氧化還原反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)，根據(jù)粗氧化鋅的成分，反應(yīng)器1中含有Fe2＋，因此加入高錳酸鉀溶液的目的之一是把Fe2＋氧化成Fe3＋，然后調(diào)節(jié)pH，除去，因此離子反應(yīng)方程式為MnO4－ + 3Fe2＋ + 4H＋ = 3Fe3＋ + MnO2↓+ 2H2O，根據(jù)粗氧化鋅的成分，反應(yīng)器1中得到的離子還含有Mn2＋，根據(jù)流程圖，加入酸性高錳酸鉀溶液的目的之二是除去Mn2＋，離子反應(yīng)方程式為2MnO4－ +3Mn2＋+2H2O = 5MnO2↓+ 4H＋ ；（4）本題物質(zhì)的除雜，本流程的目的是得到活性氧化鋅，根據(jù)反應(yīng)器1和2，反應(yīng)器3的目的是除去Cu2＋，因此利用金屬活動(dòng)性，發(fā)生Zn＋Cu2＋=Zn2＋Cu，加入鋅的目的是除去溶液中Cu2＋；（5）考查離子的存在，根據(jù)流程圖，反應(yīng)器4中的廢液中含有Na＋、K＋、SO42－等。