Question

【題目】某科研課題小組研究利用含H+、Zn2+、Mn2+、Fe2+、Fe3+、Cl-、SO42-的工業(yè)廢液,制備高純的ZnO、MnO2、Fe2O3,設(shè)計(jì)出如下實(shí)驗(yàn)流程:

已知:

①氫氧化鋅沉淀呈白色

②氫氧化錳難溶于水

③溶液中金屬離子沉淀完全時(shí),其濃度

回答下列問題:

（1）向工業(yè)廢液中加入雙氧水,可能觀察到的現(xiàn)象有:溶液的顏色發(fā)生變化和_____,其中引起溶液顏色變化的離子方程式為_____。

（2）第一次調(diào)pH的目的是沉淀Fe3+。 檢驗(yàn)Fe3+是否完全沉淀的操作:取少量濾液于潔凈試管中,最好加入下列試劑中的____ (填標(biāo)號),并觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

a.稀氨水　 b.KSCN溶液　 c.K3Fe(CN)6溶液

（3）第二次調(diào)pH前,科研小組成員在室溫下分析此時(shí)的溶液,得到相關(guān)數(shù)據(jù)見下表

為防止Mn2+也同時(shí)沉淀造成產(chǎn)品不純,最終選擇將溶液的pH控制為7.5,則此時(shí)溶液中Zn2+ 的沉淀率為____ 。 (第二次調(diào)pH前后液體體積的變化忽略不計(jì))

（4）已知常溫下, 。在除鋅時(shí)發(fā)生沉淀轉(zhuǎn)化反應(yīng)為 ,其平衡常數(shù)K= ___。

（5）沉錳反應(yīng)在酸性條件下完成,寫出反應(yīng)的離子方程式____。

（6）下列關(guān)于沉錳制備高純MnO2的說法中,不正確的是____ (填標(biāo)號)。

a.若沉錳反應(yīng)時(shí)加入足量濃鹽酸并加熱,MnO2的產(chǎn)率將降低

b.若沉錳后進(jìn)行過濾操作,為了加快過濾速率,不斷用玻璃棒攪拌

c.若除鋅時(shí)加入MnS質(zhì)量為xg,沉錳反應(yīng)中錳元素?zé)o損失,MnO2的產(chǎn)量將增加xg

Answer 1

【答案】有無色氣體生成 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O b 99.9% 2.0×1010 Mn2++S2O82-+2H2O=MnO2↓+2SO42-+4H+ bc

【解析】

含H+、Zn2+、Mn2+、Fe2+、Fe3+、Cl-、SO42-的工業(yè)廢電解質(zhì)溶液，加入雙氧水將Fe2+氧化為Fe3+，加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH沉淀Fe3+得到Fe（OH）3，過濾，向?yàn)V液中再次加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH，將Zn2+沉淀為Zn（OH）2，所以濾渣II主要為Zn（OH）2，向?yàn)V液中加入MnS除去剩余鋅，過濾掉生成的ZnS，向?yàn)V液中加入Na2S2O8，發(fā)生反應(yīng)：Mn2++S2O82-+2H2O=MnO2↓+2SO42-+4H+，據(jù)此分析作答。

（1）向工業(yè)廢液中加入雙氧水，亞鐵離子被氧化成鐵離子，離子方程式為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；所以溶液顏色會(huì)發(fā)生變化，同時(shí)溶液中的金屬陽離子會(huì)催化雙氧水的分解生成氧氣，所以會(huì)觀察到有無色氣體生成；

（2）檢驗(yàn)Fe3+常用KSCN溶液，若有鐵離子溶液會(huì)變紅色，加稀氨水溶液中的Zn2+、Mn2+也會(huì)生成沉淀，可能觀察不到紅褐色沉淀，K3Fe(CN)6溶液可用來檢驗(yàn)Fe2+，所以選b；

（3）pH=7.5時(shí)，溶液中c（OH-）=10-6.5mol/L，根據(jù)Ksp[Zn(OH)2]= c2（OH-）·c（Zn2+）=1.2×10-17可知此時(shí)溶液中c（Zn2+）=，所以此時(shí)溶液中Zn2+ 的沉淀率為=99.9%；

（4）根據(jù)反應(yīng)方程式可知該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=；

（5）沉錳時(shí)Na2S2O8將Mn2+氧化成MnO2，自身被還原成SO42-，根據(jù)電子守恒和元素守恒可知離子方程式Mn2++S2O82-+2H2O=MnO2↓+2SO42-+4H+；

（6）a．濃鹽酸具有還原性，且還原性強(qiáng)于Mn2+，所以先被Na2S2O8氧化，且會(huì)與生成的MnO2反應(yīng)，降低產(chǎn)率，故a正確；

b．玻璃棒攪拌過濾器，易搗碎濾紙，過濾時(shí)不能攪拌，故b錯(cuò)誤；

c．為保證完全除去鋅離子，除鋅時(shí)加入的MnS要過量，不能完全反應(yīng)，故c錯(cuò)誤；

綜上所述選bc。