Question

10．工業(yè)上常回收冶煉鋅廢渣中的鋅（含有ZnO、FeO、Fe₂O₃、CuO、Al₂O₃等雜質），并用來生產Zn（NO₃）₂•6H₂O晶體，其工藝流程為：

有關氫氧化物開始沉淀和沉淀完全的pH如表：

氫氧化物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Cu（OH）2	Zn（OH）2
開始沉淀的pH	3.3	1.5	6.5	4.2	5.4
沉淀完全的pH	5.2	3.7	9.7	6.7	8.0

（1）在“酸浸”步驟中，為提高鋅的浸出速率，除通入空氣“攪拌”外，還可采取的措施是適當升高反應溫度（或增大硝酸濃度、將鋅廢渣粉碎等）．（至少寫出一個措施）
（2）上述工藝流程中多處涉及“過濾”，過濾時洗滌沉淀的操作是沿著玻璃棒向過濾器注入蒸餾水浸沒沉淀，水自然流下，重復2～3次．
（3）在“除雜I”步驟中，需再加入適量H₂O₂溶液，H₂O₂與Fe²⁺反應的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．為使Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀完全，而Zn（OH）₂不沉淀，應控制溶液的pH范圍為5.2～5.4．調節(jié)pH所用X可以選用AB．
A．ZnO         B．ZnCO₃      C．H₂SO₄      D．HNO₃
檢驗Fe³⁺是否沉淀完全的實驗操作是靜置片刻，取少量上層清液，滴加KSCN溶液，若不出現血紅色，表明Fe³⁺沉淀完全．
（4）加入Zn粉的作用是除去溶液中的Cu²⁺．“操作A”的名稱是冷卻結晶．

Answer 1

分析 生產Zn（NO₃）₂•6H₂O晶體，其工藝流程為：冶煉鋅廢渣中的鋅（含有ZnO、FeO、Fe₂O₃、CuO、Al₂O₃等雜質），加入硝酸通入空氣酸浸過濾后得到濾液含有Zn²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺（少量）、Cu²⁺、Al³⁺，在“除雜I”步驟中，需再加入適量H₂O₂溶液，目的是將未被氧化的Fe²⁺氧化為Fe³⁺，調節(jié)溶液PH使鐵離子、鋁離子全部沉淀，過濾后濾液中加入鋅除去銅離子，過濾得到硫酸鋅溶液，加熱蒸發(fā)，濃縮結晶，過濾洗滌得到ZnSO₄•6H₂O晶體；
（1）從溫度、濃度、增大接觸面積等分析增大反應速率；
（2）在過濾器上洗滌沉淀，使蒸餾水浸沒沉淀，水自然流下；
（3）H₂O₂與Fe²⁺發(fā)生氧化還原反應生成鐵離子；根據沉淀和pH表分析控制溶液的pH；調節(jié)溶液PH是和鹽溶液中氫離子反應促進水解正向進行；利用鐵離子與KSCN反應出現血紅色來檢驗鐵離子是否存在；
（4）Zn與溶液中銅離子反應，冷卻結晶得到Zn（NO₃）₂•6H₂O晶體．

解答 解：（1）因適當升高反應溫度（或增大硝酸濃度、將鋅廢渣粉碎等）可提高鋅的浸出速率，所以在“酸浸”步驟中，為提高鋅的浸出速率，除通入空氣“攪拌”外，還可采取上述措施，
故答案為：適當升高反應溫度（或增大硝酸濃度、將鋅廢渣粉碎等）；
（2）在過濾器上洗滌沉淀的操作是沿著玻璃棒向過濾器注入蒸餾水浸沒沉淀，水自然流下，重復2～3次，
故答案為：沿著玻璃棒向過濾器注入蒸餾水浸沒沉淀，水自然流下，重復2～3次；
（3）“除雜I”步驟中，需再加入適量H₂O₂溶液，H₂O₂與Fe²⁺反應的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，由表格中的數據可知，氫氧化鋅開始沉淀的pH為5.4，氫氧化鋁完全沉淀的pH為5.2，則為使Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀完全，而Zn（OH）₂不沉淀，應控制溶液的pH范圍為5.2～5.4，調節(jié)pH所用X應和溶液中氫離子發(fā)生反應促進水解平衡正向進行生成氫氧化物沉淀，硫酸和硝酸不能調節(jié)溶液PH增大且引入雜質，故選AB，又鐵離子與KSCN反應出現血紅色，則靜置片刻，取少量上層清液，滴加KSCN溶液，若不出現血紅色，表明Fe³⁺沉淀完全，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；5.2～5.4；AB；靜置片刻，取少量上層清液，滴加KSCN溶液，若不出現血紅色，表明Fe³⁺沉淀完全；
（4）由流程圖及離子沉淀的pH，則加入Zn粉的作用除去溶液中的Cu²⁺，除雜后的溶液加熱濃縮后、冷卻結晶得到晶體，
故答案為：除去溶液中的Cu²⁺；冷卻結晶．

點評 本題考查晶體的制備及混合物的分離、提純，注意已知信息與所學知識的結合來分析解答問題，除雜流程及表格數據是解答本題的關鍵，題目難度中等．