Question

【題目】某小型化工廠生產(chǎn)皓礬(ZnSO4·7H2O)的工藝流程如下圖所示：

已知：開始生成氫氧化物沉淀到沉淀完全的pH范圍分別為Fe(OH)3：2.7～3.7；Fe(OH)2：7.6～9.6；Zn(OH)2：5.7～8.0。

試回答下列問題：

(1)加入的試劑①應(yīng)是________，其目的是____________________________________。

(2)加入的試劑②，供選擇使用的有：氨水、NaClO溶液、20% H2O2溶液、濃硫酸、濃硝酸等，應(yīng)選用________，其理由是_____________________。

(3)加入的試劑③是________，目的是______________________________________。

Answer 1

【答案】Zn 將Cu2＋、Fe3＋、Fe2＋等雜質(zhì)離子除去 20% H2O2溶液 H2O2作氧化劑，可將Fe2＋氧化為Fe3＋，且不引入其他雜質(zhì) ZnO或Zn(OH)2(答案合理即可) 調(diào)節(jié)溶液的pH，使Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀

【解析】

此小型化工廠的生產(chǎn)目的，是制取皓礬(ZnSO4·7H2O)，所以流程的主線是有關(guān)ZnSO4的除雜與凈化。溶液A中肯定含有大量ZnSO4，則濾液D中含有ZnSO4，沉淀A必然是金屬單質(zhì)。

(1)由以上分析，可確定加入的試劑①應(yīng)是能將Cu2+、Fe2+、Fe3+轉(zhuǎn)化為金屬單質(zhì)的某金屬，從而去除雜質(zhì)。

(2)選擇試劑②時，應(yīng)從能將Fe2+氧化為Fe3+，且不引入新的雜質(zhì)離子的角度考慮。

(3)加入的試劑③是能將Fe3+全部轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，且不引入新的雜質(zhì)的物質(zhì)。

(1)由以上分析，可確定加入的試劑①應(yīng)是金屬活動性比Fe、Cu強的Zn，能將Cu2+、Fe2+、Fe3+轉(zhuǎn)化為金屬單質(zhì)，且過量時可再利用。答案為：Zn；將Cu2＋、Fe3＋、Fe2＋等雜質(zhì)離子除去；

(2)試劑②，能將Fe2+氧化為Fe3+，所以該物質(zhì)應(yīng)具有較強的氧化性，可選擇NaClO溶液、20% H2O2溶液、濃硫酸、濃硝酸等，但NaClO溶液、濃硫酸、濃硝酸都會引入新的雜質(zhì)，所以只能選擇20% H2O2溶液。答案為：20% H2O2溶液；

(3)加入的試劑③，能將Fe3+全部轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，即具有消耗H+、促進Fe3+水解的能力，且不引入新的雜質(zhì)，由此確定該物質(zhì)為鋅的氧化物、氫氧化物、碳酸鹽等，但不能是金屬鋅(會將Fe3+還原)。答案為：ZnO或Zn(OH)2(答案合理即可)；調(diào)節(jié)溶液的pH，使Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀。