Question

工業(yè)上可以從冶煉鋅、鋅制品加工企業(yè)回收的廢渣（含有ZnCO₃、ZnO、FeO、Fe₂O₃、CuO、Al₂O₃）來(lái)提取氧化鋅和金屬銅等，其主要工藝流程如圖所示：

有關(guān)氫氧化物開(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH見(jiàn)下表

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Cu（OH）2	Al（OH）3	Zn（OH）2
開(kāi)始沉淀	2.7	7.6	5.4	4.0	6.5
完全沉淀	3.7	9.6	6.4	5.2	8.0

（1）向酸浸液中加入的試劑A有多種選擇，若A是H₂O₂，反應(yīng)的離子方程式是

 

；
（2）若試劑A為KOH稀溶液，當(dāng)?shù)渭又罜u²⁺恰好完全沉淀時(shí)，則濾液甲中：

c(Fe2-)

c(Cu2-)

＜

 

（已知：K_SP（Fe（OH）₂）=8.0×10^-16，K_SP（Cu（OH）₂）=2.2×10^-20）
（3）當(dāng)酸浸液的pH用

 

（填試劑的化學(xué)式）調(diào)節(jié)到3.7至5.2時(shí)，可以使兩種離子完全沉淀，寫出其中任意一種沉淀反應(yīng)的離子方程式

 

；
（4）檢驗(yàn)沉淀丙是否洗滌干凈，操作方法是

 

，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行焙燒時(shí)，盛放沉淀丙的儀器名稱是

 

．
（5）上述流程中所得Zn0產(chǎn)品中鋅的含量遠(yuǎn)超過(guò)鋅渣中鋅元素的含量，其原因是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）雙氧水具有強(qiáng)的氧化性能夠氧化二價(jià)鐵離子；
（2）Cu²⁺恰好完全沉淀時(shí)，此時(shí)溶液的pH=6.4，依據(jù)K_SP（Fe（OH）₂）、K_SP（Cu（OH）₂）計(jì)算銅離子和二價(jià)鐵離子濃度的比值；
（3）依據(jù)水解平衡移動(dòng)的條件，結(jié)合工藝流程的目的選擇合適的試劑；
（4）沉淀是否洗干凈就是檢驗(yàn)洗滌液中是否有雜質(zhì)離子硫酸根離子存在，故滴加硝酸鋇看是否有白色沉淀生成即可；高溫焙燒固體應(yīng)在坩堝中進(jìn)行；
（5）依據(jù)流程中調(diào)節(jié)pH值加入的試劑分析解答．

解答： 解：（1）雙氧水與二價(jià)鐵離子反應(yīng)的離子方程式為：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
故答案為：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（2）溶液的pH=6.4時(shí)，銅離子剛好沉淀完全：C（Fe²⁺）=K_SP（Fe（OH）₂）÷C²（OH^-），C（Cu²⁺）=K_SP（Cu（OH）₂）÷C²（OH^-），所以

C(Fe2+)

C(Cu2+)

=

KSP(Fe(OH)2)

KSP(Cu(OH)2)

=3.6×10⁴，
故答案為：3.6×10⁴；
（3）三價(jià)鐵離子和鋁離子水解的離子方程式：Fe³⁺+3H₂O  Fe（OH）₃+3H⁺，Al³⁺+3H₂O Al（OH）₃+3H⁺，要調(diào)整調(diào)節(jié)到3.7至5.2時(shí)除去三價(jià)鐵離子和鋁離子，但是不能引人新的雜質(zhì)離子，可以選用ZnO，氧化鋅與氫離子反應(yīng)，消耗氫離子，促進(jìn)水解平衡向正方向移動(dòng)，反應(yīng)的離子方程式為：Fe³⁺+3H₂O=Fe（OH）₃↓+3H⁺；
故答案為：ZnO  Fe³⁺+3H₂O=Fe（OH）₃↓+3H⁺；
（4）如果沉淀洗滌不干凈，則殘留硫酸根離子，取最后一次洗滌液，加入硝酸鋇，若產(chǎn)生白色沉淀則說(shuō)明洗滌不干凈，反之洗滌干凈；在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行焙燒時(shí)，盛放沉淀丙的儀器為坩堝；
故答案為：取最后一次洗滌液，加入硝酸鋇；坩堝；
（5）在流程中調(diào)節(jié)pH值加入了氧化鋅，所以所得Zn0產(chǎn)品中鋅的含量遠(yuǎn)超過(guò)鋅渣中鋅元素的含量；
故答案為：在前期操作中添加了含鋅元素的物質(zhì)．

點(diǎn)評(píng)：本題為工藝流程題，難度較大，通過(guò)從廢渣中提取氧化鋅和金屬銅的工藝流程考查了溶解平衡的移動(dòng)、氧化還原方程式的書(shū)寫、物質(zhì)的分離等，熟悉物質(zhì)的性質(zhì)，清楚流程，是解題關(guān)鍵，側(cè)重學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)．