Question

18．活性氧化鋅是一種多功能性的新型無(wú)機(jī)材料，其顆粒大小約在1-100納米．某化工冶金研究所采用濕化學(xué)法（NPP-法）制備納米級(jí)活性氧化鋅，可用各種含鋅物料為原料，采用酸浸出鋅，經(jīng)過(guò)多次凈化除去原料中的雜質(zhì)，然后沉淀獲得堿式碳酸鋅，最后焙解獲得活性氧化鋅，化學(xué)工藝流程如下：

（1）通過(guò)焰色反應(yīng)（填操作名稱）可以檢驗(yàn)流程中濾液2中含有Na⁺．
（2）若上述流程圖中Na₂CO₃溶液的pH=12，下列說(shuō)法正確的是BC．
A該溶液中c（Na⁺）+c（H⁺）=c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-）
B．該溶液中c（Na⁺）+c（H⁺）＞c（CO₃^2-）+2c（HCO₃^-）+c（OH^-）
C．該溶液中c（Na⁺）=2c（CO₃^2-）+2c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃）
D．若將該溶液稀釋至100倍，則pH=10．
（3）“溶解”后得到的酸性溶液中含有Zn²⁺、SO₄^2-，另含有Fe²⁺、Cu²⁺等雜質(zhì)．取0.5L該溶液先加入Na₂CO₃（填“Na₂CO₃”或“H₂SO₄”）調(diào)節(jié)溶液的pH至5.4，然后加入適量KMnO₄，F(xiàn)e²⁺轉(zhuǎn)化為Fe（0H）₃，同時(shí)KMnO₄轉(zhuǎn)化為MnO₂．經(jīng)檢測(cè)溶液中Fe²⁺的濃度為0.009mol•L^-1，則該溶液中至少應(yīng)加入0.0015mol KMnO₄．

Answer 1

分析 由實(shí)驗(yàn)流程可知，含鋅物料為原料，采用硫酸浸出鋅，過(guò)濾除雜，得到濾液中含鋅離子，與加入的Na₂CO₃溶液反應(yīng)生成堿式碳酸鋅，最后焙解獲得活性氧化鋅．
（1）Na的焰色為黃色，以此檢驗(yàn)；
（2）pH=12的Na₂CO₃溶液，n（Na）=2n（C），c（OH^-）=0.01mol/L，溶液顯堿性，結(jié)合電荷守恒、物料守恒等分析選項(xiàng)；
（3）Fe²⁺、Cu²⁺等雜質(zhì)，均可與碳酸鈉反應(yīng)；適量KMnO₄將Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，由電子守恒計(jì)算．

解答 解：由實(shí)驗(yàn)流程可知，含鋅物料為原料，采用硫酸浸出鋅，過(guò)濾除雜，得到濾液中含鋅離子，與加入的Na₂CO₃溶液反應(yīng)生成堿式碳酸鋅，最后焙解獲得活性氧化鋅．
（1）Na的焰色為黃色，則檢驗(yàn)溶液中含有Na⁺，常用焰色反應(yīng)，故答案為：焰色反應(yīng)；
（2）pH=12的Na₂CO₃溶液，由化學(xué)式可知，n（Na）=2n（C），
A．該溶液中存在電荷守恒為：c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-），故A錯(cuò)誤；
B．該溶液中存在電荷守恒，c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-），碳酸鈉溶液中CO₃^2-水解溶液顯堿性，c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-），則c（Na⁺）+c（H⁺）＞c（CO₃^2-）+2c（HCO₃^-）+c（OH^-）正確，故B正確；
C．該溶液中存在物料守恒n（Na）=2n（C）：c（Na⁺）=2c（CO₃^2-）+2c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃），故C正確；
D．若將該溶液稀釋至100倍，水解平衡正向進(jìn)行，氫氧根離子濃度減小小于100倍，則pH＞10，故D錯(cuò)誤；
故答案為：BC；
（3）溶解后得到酸性溶液，要調(diào)節(jié)溶液的pH至5.4，需要升高pH，故應(yīng)加入Na₂CO₃，F(xiàn)e²⁺的濃度為0.009mol•L^-1，則
n（Fe²⁺）=0.009 mol/L×0.5L=0.0045mol，由電子得失守恒，則n（KMnO₄）=$\frac{0.0045mol}{7-4}$=0.0015 mol，故答案為：Na₂CO₃；0.0015．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生對(duì)工藝流程的理解、閱讀獲取信息能力、對(duì)操作步驟的分析評(píng)價(jià)、物質(zhì)的分離提純、氧化還原反應(yīng)計(jì)算等，是對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用與能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與綜合運(yùn)用知識(shí)、信息進(jìn)行解決問(wèn)題的能力，題目難度中等．