Question

4．氧化鋅為白色粉末，可用于濕疹、癬等皮膚病的治療．純化工業(yè)級(jí)氧化鋅[含
有Fe（Ⅱ）、Mn（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）等雜質(zhì)]的流程如下：
工業(yè)ZnO$→_{①}^{稀H_{2}SO_{4}}$ 浸出液$→_{適量高錳酸鉀溶液②}^{調(diào)pH約為5}$ $\stackrel{過(guò)濾}{→}$ 濾液$→_{③}^{Zn}$ $\stackrel{過(guò)濾}{→}$濾液 $→_{④}^{Na_{2}CO_{3}}$ 濾餅$→_{⑤}^{煅燒⑤}$ZnO
已知：a．在本實(shí)驗(yàn)條件下，Ni（Ⅱ）不能被氧化；高錳酸鉀的還原產(chǎn)物是MnO₂；
b．Fe³⁺和Fe²⁺的氫氧化物開(kāi)始沉淀和沉淀完全時(shí)的pH，見(jiàn)下表：

	Fe3+	Fe2+
氫氧化物開(kāi)始沉淀時(shí)的pH	1.9	7.0
氫氧化物完全沉淀時(shí)的pH	3.2	9.0

回答下列問(wèn)題：
（1）反應(yīng)②中除掉的雜質(zhì)離子是Fe²⁺、Mn²⁺，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為MnO₄^-+3Fe²⁺+7H₂O=3Fe（OH）₃↓+MnO₂↓+5H⁺、2MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺；在加高錳酸鉀溶液之前，若pH較低，對(duì)除雜的影響是鐵離子和錳離子不能生成沉淀，從而無(wú)法除去鐵和錳雜質(zhì)；
（2）反應(yīng)③的反應(yīng)類型為置換反應(yīng)（填“化合反應(yīng)”、“分解反應(yīng)”、“置換反應(yīng)”或“復(fù)分解反應(yīng)”），過(guò)濾得到的濾渣中，除了過(guò)量的鋅外還有鎳；
（3）反應(yīng)④形成的沉淀要用水洗，檢驗(yàn)沉淀已洗滌干凈的方法是取最后一次少量水洗液于試管中，滴入1～2滴稀鹽酸，再滴入氯化鋇溶液，若無(wú)白色沉淀生成，則說(shuō)明沉淀已經(jīng)洗滌干凈．
（4）反應(yīng)④中產(chǎn)物的成分可能是ZnCO₃•xZn（OH）₂，取干燥后的濾餅22.4g，煅燒后可得到產(chǎn)品16.2g．則x等于1．

Answer 1

分析 純化工業(yè)級(jí)氧化鋅和稀硫酸反應(yīng)導(dǎo)致溶液中存在Fe²⁺、Mn²⁺、Zn²⁺和Ni²⁺，向浸出液中加入適量高錳酸鉀溶液并調(diào)節(jié)溶液的pH約為5，Ni（Ⅱ）不能被氧化，F(xiàn)e²⁺、Mn²⁺被氧化而被除去，同時(shí)溶液中有MnO₂生成，過(guò)濾后，向?yàn)V液中加入Zn過(guò)濾，Zn和Ni²⁺發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Ni，溶液中存在Zn²⁺，向?yàn)V液中加入碳酸鈉溶液，生成碳酸鋅沉淀，煅燒碳酸鋅沉淀生成ZnO，
（1）根據(jù)題意，Ni（Ⅱ）不能被氧化，反應(yīng)②中除掉的雜質(zhì)離子是Fe²⁺和Mn²⁺，根據(jù)MnO₄^-+具有氧化性，能將Fe²⁺和Mn²⁺氧化，根據(jù)電子得失進(jìn)行配平；加高錳酸鉀溶液前，若pH較低，鐵離子和錳離子不能生成沉淀，從而無(wú)法除去鐵和錳雜質(zhì)．
（2）反應(yīng)③為鋅與鎳離子的發(fā)生反應(yīng)得到鋅離子和鎳；得到的濾渣中，除了過(guò)量的鋅外還有金屬鎳．
（3）檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈的方法是最后一次洗滌液，檢驗(yàn)表面是否含有硫酸根離子；
（4）根據(jù)關(guān)系式ZnCO₃•xZn（OH）₂～（x+1）ZnO來(lái)計(jì)算．

解答 解：純化工業(yè)級(jí)氧化鋅和稀硫酸反應(yīng)導(dǎo)致溶液中存在Fe²⁺、Mn²⁺、Zn²⁺和Ni²⁺，向浸出液中加入適量高錳酸鉀溶液并調(diào)節(jié)溶液的pH約為5，Ni（Ⅱ）不能被氧化，F(xiàn)e²⁺、Mn²⁺被氧化而被除去，同時(shí)溶液中有MnO₂生成，過(guò)濾后，向?yàn)V液中加入Zn過(guò)濾，Zn和Ni²⁺發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Ni，溶液中存在Zn²⁺，向?yàn)V液中加入碳酸鈉溶液，生成碳酸鋅沉淀，煅燒碳酸鋅沉淀生成ZnO，
（1）根據(jù)題意，Ni（Ⅱ）不能被氧化，反應(yīng)②中除掉的雜質(zhì)離子是Fe²⁺和Mn²⁺，發(fā)生的離子方程式為MnO₄^-+3Fe²⁺+7H₂O=3Fe（OH）₃↓+MnO₂↓+5H⁺、2MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺；加高錳酸鉀溶液前，若pH較低，鐵離子和錳離子不能生成沉淀，從而無(wú)法除去鐵和錳雜質(zhì)；
故答案為：Fe²⁺和Mn²⁺；MnO₄^-+3Fe²⁺+7H₂O=3Fe（OH）₃↓+MnO₂↓+5H⁺、2MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺；鐵離子和錳離子不能生成沉淀，從而無(wú)法除去鐵和錳雜質(zhì)；
（2）反應(yīng)③為鋅與鎳離子的發(fā)生反應(yīng)得到鋅離子和鎳，反應(yīng)類型為置換反應(yīng)；得到的濾渣中，除了過(guò)量的鋅外還有金屬鎳，
故答案為：置換反應(yīng)；鎳；
（3）由于溶液中硫酸根離子屬于雜質(zhì)離子，因此可以檢驗(yàn)測(cè)定洗滌液中是否存在硫酸根離子，操作為：取最后一次少量水洗液于試管中，滴入1～2滴稀鹽酸，再滴入氯化鋇溶液，若無(wú)白色沉淀生成，則說(shuō)明沉淀已經(jīng)洗滌干凈，
故答案為：取最后一次少量水洗液于試管中，滴入1～2滴稀鹽酸，再滴入氯化鋇溶液，若無(wú)白色沉淀生成，則說(shuō)明沉淀已經(jīng)洗滌干凈；                                        
（4）根據(jù)關(guān)系式ZnCO₃•xZn（OH）₂ ～（x+1）ZnO
                125+99x          81（x+1）
                22.4g            16.2g
解得：x=1
故答案為：1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查混合物的分離和提純，側(cè)重考查學(xué)生分析問(wèn)題、解答問(wèn)題能力，明確流程圖中各個(gè)步驟發(fā)生的反應(yīng)及溶液中存在的微粒，知道常見(jiàn)離子的檢驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，題目難度中等．