Question

活性氧化鋅在橡膠、化工、涂料、陶瓷、醫(yī)藥、電子等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用．但隨著鋅資源的不斷開發(fā)和利用，鋅礦資源越來(lái)越少，因此研究利用鋅二次資源對(duì)緩解鋅資源枯竭進(jìn)程具有重要意義．如圖是以含鋅銅煙塵（火法煉銅的副產(chǎn)品，主要成分是ZnO、CuO和FeO）制備活性氧化鋅的工藝流程：

含鋅銅煙塵經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的主要成分為ZnO，還含有少量的CuO和Fe₂O₃．
（1）操作a名稱是

過(guò)濾

，在實(shí)驗(yàn)室中，該過(guò)程用到的主要玻璃儀器有

燒杯、漏斗、玻璃棒

．
（2）溶解池中待固體全部溶解后，加入鋅粉的作用有：①將Fe³⁺還原為Fe²⁺；②

除去雜質(zhì)Cu²⁺

：③調(diào)節(jié)溶液的pH（控制其在5.0-5.4之間）．
（3）檢驗(yàn)溶解池中Fe³⁺已全部被還原為Fe²⁺的最佳試劑是

KSCN溶液

；
（4）表列出了幾種離子生成氫氧化物沉淀的pH（開始沉淀的pH按金屬離子濃度為10mol^-l計(jì)算）．反應(yīng)池中的溫度控制在90-95℃，請(qǐng)寫出反應(yīng)池中所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：

2Fe²⁺+H₂O₂+4H₂O=2Fe（OH）₃↓+4H⁺

．

	開始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe3+	1.1	3.2
Fe2+	5.8	8.8
Zn2+	5.9	8.9

（5）操作b的名稱是

蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶

；
（6）沉淀池中得到的沉淀化學(xué)式可以表示為：aZnCO₃?bZn（OH）₂?cH₂O（a、b、c均為整數(shù)）．某�；瘜W(xué)興趣小組的同學(xué)為了確定其組成，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：稱取3.59g沉淀進(jìn)行焙燒，將焙燒過(guò)程中產(chǎn)生的氣體依次通過(guò)足量的濃硫酸和堿石灰，它們分別增重0.72g和0.44g，則該沉淀的組成為

ZnCO₃?2Zn（OH）₂?2H₂O

．

Answer 1

分析：（1）操作a是將固體與溶液分離，應(yīng)采取過(guò)濾的方法，過(guò)濾所用的主要玻璃儀器有：燒杯、漏斗、玻璃棒；
（2）溶解池反應(yīng)后溶液中還含有硫酸鋅、硫酸銅、硫酸亞鐵與硫酸鐵，加入鋅粉還有除去雜質(zhì)Cu²⁺的作用；
（3）Fe³⁺遇KSCN溶液呈紅色，據(jù)此檢驗(yàn)；
（4）反應(yīng)池中加入H₂O₂的目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺便于除去，同時(shí)不引入新的雜質(zhì)，由工藝流程可知，生成氫氧化亞鐵沉淀，結(jié)合守恒進(jìn)行解答；
（5）操作b從溶液中獲得硫酸銨晶體，應(yīng)采取蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶等操作；
（6）分解最終生成氧化鋅、二氧化碳與水，濃硫酸增重0.72g為生成的水的質(zhì)量，堿石灰增重0.44g為生成的二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)質(zhì)量守恒計(jì)算氧化鋅的質(zhì)量，根據(jù)n=

m

M

計(jì)算氧化鋅、二氧化碳、水的物質(zhì)的量，再根據(jù)原子守恒計(jì)算．

解答：解：（1）操作a是將固體與溶液分離，應(yīng)采取過(guò)濾的方法，過(guò)濾所用的主要玻璃儀器有：燒杯、漏斗、玻璃棒，
故答案為：過(guò)濾；燒杯、漏斗、玻璃棒；
（2）溶解池反應(yīng)后溶液中還含有硫酸鋅、硫酸銅、硫酸亞鐵與硫酸鐵，加入鋅粉還有除去雜質(zhì)Cu²⁺的作用，
故答案為：除去雜質(zhì)Cu²⁺；
（3）Fe³⁺遇KSCN溶液呈紅色，是Fe³⁺的特征反應(yīng)，可以檢驗(yàn)Fe³⁺的存在，
故答案為：KSCN溶液；
（4）反應(yīng)池中加入H₂O₂的目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺便于除去，同時(shí)不引入新的雜質(zhì)，由工藝流程可知，生成氫氧化亞鐵沉淀，反應(yīng)方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+4H₂O=2Fe（OH）₃↓+4H⁺，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+4H₂O=2Fe（OH）₃↓+4H⁺；
（5）操作b從溶液中獲得硫酸銨晶體，應(yīng)采取蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶等操作，
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；
（6）分解最終生成氧化鋅、二氧化碳與水，濃硫酸增重0.72g為生成的水的質(zhì)量，物質(zhì)的量為

0.72g

18g/mol

=0.04mol，堿石灰增重0.44g為生成的二氧化碳的質(zhì)量，物質(zhì)的量為

0.44g

44g/mol

=0.01mol，根據(jù)質(zhì)量守恒可知氧化鋅的質(zhì)量=3.59g-0.72g-0.44g=2.43g，其物質(zhì)的量為

2.43g

81g/mol

=0.03mol，
則n（ZnCO₃）=0.01mol，n[Zn（OH）₂]=0.03mol-0.01mol=0.02mol，n（H₂O）=0.04mol-0.02mol=0.02mol，故n（ZnCO₃）：n[Zn（OH）₂]：n（H₂O）=0.01mol：0.02mol：0.02mol=1：2：2，
故該沉淀的組成為ZnCO₃?2Zn（OH）₂?2H₂O，
故答案為：ZnCO₃?2Zn（OH）₂?2H₂O．

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、氧化學(xué)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．