Question

菱鋅礦的主要成分是碳酸鋅，還含有少量的Fe2O3、FeO、CuO等雜質(zhì)。如圖是以菱鋅礦為原料制取輕質(zhì)氧化鋅的一種工藝流程，該流程還可以得到兩種副產(chǎn)品——海綿銅和鐵紅。

請(qǐng)結(jié)合下表數(shù)據(jù)，回答問(wèn)題：

離子	開(kāi)始沉淀時(shí)的pH	完全沉淀時(shí)的pH
Fe2＋	6.3	9.7
Fe3＋	1.5	3.2
Zn2＋	6.2	8.0

 

（1）下列試劑中，________（填代號(hào)）可作為試劑甲的首選。

A．KMnO4　 B．Cl2　 C．H2O2　 D．濃硝酸

根據(jù)所選試劑寫(xiě)出與之反應(yīng)的離子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

（2）氫氧化鐵固體會(huì)吸附一些SO42-，如何洗滌Fe（OH）3固體以及如何判斷是否洗滌干凈？

洗滌方法：______________________________________________________________，判斷是否洗滌干凈的方法是_______________________________________。

（3）除鐵步驟中加入氨水的目的是調(diào)節(jié)溶液的pH，其適宜的pH范圍是______________；調(diào)節(jié)溶液pH時(shí)，除了氨水外，還可以加入下列物質(zhì)中的________。

a．Zn　 b．ZnO　 c．Zn（OH）2　 d．CuO

（4）經(jīng)測(cè)定乙溶液中仍含有少量的Fe3＋和Zn2＋。若c（Fe3＋）為4.0×10－17 mol·L－1，則c（Zn2＋）為______________ mol·L－1。（已知Ksp[Fe（OH）3]＝4.0×10－38，Ksp[Zn（OH）2]＝1.2×10－17）。

 

Answer 1

（1）C　2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O

（2）向過(guò)濾器中加入蒸餾水至浸沒(méi)沉淀，待水自然流出，重復(fù)上述操作2～3次　用試管取少量洗滌液，滴加氯化鋇溶液，若有白色沉淀則表明未洗凈，反之則表明已洗凈

（3）3.2≤pH<6.2　bc

（4）1.2×10－3

【解析】（1）首先明確試劑甲的作用是將Fe2＋轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>Fe3＋，以便除去。雙氧水無(wú)疑是最佳選擇。

（3）調(diào)節(jié)pH時(shí)，應(yīng)使Fe3＋完全沉淀而Zn2＋不生成沉淀，所以最適宜的pH范圍是3.2～6.2。Fe3＋＋3H2O??Fe（OH）3＋3H＋，加入ZnO能發(fā)生如下反應(yīng)：ZnO＋2H＋=Zn2＋＋H2O，且ZnO不溶于水，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，c（H＋）減小，Fe3＋的水解平衡右移，既除去了Fe3＋又不引入新的雜質(zhì)，加入Zn（OH）2可以達(dá)到相同的效果，不能加入Zn，因?yàn)樗�能與Fe3＋反應(yīng)，重新引入Fe2＋，不能使用CuO，否則會(huì)生成Cu2＋。（4）可根據(jù)溶度積的表達(dá)式計(jì)算溶液中離子濃度。c3（OH－）＝，解得c（OH－）＝1.0×10－7 mol·L－1，故c（Zn2＋）＝＝1.2×10－3 mol·L－1。