Question

工業(yè)上用菱鋅礦（ZnCO₃，含少量Fe₂O₃、SiO₂及不溶于酸的雜質(zhì)）為原料制取硫酸鋅，其工藝流程如圖所示：

已知金屬離子在溶液中開始沉淀和沉淀完全時的pH：

	開始沉淀時的pH	沉淀完全時的pH
Fe2+	7.6	9.7
Fe3+	2.7	3.2
Zn2+	6.2	9.7

（1）操作a的名稱是

 

，該實驗操作中所需的玻璃儀器有

 

．
（2）請用離子方程式表示加入H₂O₂的作用

 

．
（3）加入ZnO調(diào)節(jié)溶液pH的范圍為

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：菱鋅礦主要成分為ZnCO₃，含少量Fe₂O₃、SiO₂及不溶于酸的雜質(zhì)，加入稀硫酸后碳酸鋅、氧化鐵溶解，二氧化硅等不溶物形成沉淀，通過過濾可以分離出不溶物；向所得濾液中加入雙氧水將亞鐵離子氧化成鐵離子，再加入ZnO調(diào)節(jié)溶液pH，將鐵離子完全生成氫氧化鐵沉淀，通過過濾得到純凈的硫酸鋅，
（1）根據(jù)流程可知，操作a目的是分離出硫酸鋅溶液和濾渣，據(jù)此判斷操作方法及使用的玻璃儀器；
（2）根據(jù)金屬離子在溶液中開始沉淀和沉淀完全時的pH可知，亞鐵離子完全沉淀時鋅離子也完全沉淀，無法除去亞鐵離子，所以應該將亞鐵離子氧化成鐵離子，然后調(diào)節(jié)溶液的pH在3.2～6.2，從而除去雜質(zhì)，雙氧水的作用是將亞鐵離子氧化成鐵離子，據(jù)此寫出反應的離子方程式；
（3）根據(jù)“金屬離子在溶液中開始沉淀和沉淀完全時的pH”確定加入ZnO調(diào)節(jié)溶液pH的范圍．

解答： 解：工業(yè)上用菱鋅礦（ZnCO₃，含少量Fe₂O₃、SiO₂及不溶于酸的雜質(zhì)）為原料制取硫酸鋅，其工藝流程為：菱鋅礦主要成分為ZnCO₃，含少量Fe₂O₃、SiO₂及不溶于酸的雜質(zhì)，加入稀硫酸后碳酸鋅、氧化鐵溶解，二氧化硅等不溶物形成沉淀，通過過濾可以分離出不溶物；向所得濾液中加入雙氧水將亞鐵離子氧化成鐵離子，再加入ZnO調(diào)節(jié)溶液pH，將鐵離子完全生成氫氧化鐵沉淀，通過過濾得到純凈的硫酸鋅，
（1）根據(jù)題中流程可知，通過過濾將硫酸鋅溶液和濾渣分離，則操作a的名稱為過濾；過濾是把不溶于液體的固體與液體分離的一種方法，過濾操作的裝置由鐵架臺、燒杯、玻璃棒、漏斗等儀器組成，則使用的玻璃儀器為燒杯、漏斗、玻璃棒，
故答案為：過濾；燒杯、漏斗、玻璃棒；
（2）加入雙氧水目的是將亞鐵離子氧化成鐵離子，以便通過調(diào)節(jié)溶液pH將雜質(zhì)除去，從而得到較純凈的硫酸鋅，反應的離子反應為：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）鐵離子開始沉淀的pH為2.7，完全沉淀時的pH為3.2，鋅離子開始沉淀的pH為6.2，所以除去鐵離子且不影響鋅離子的pH范圍為3.2～6.2，故答案為：3.2～6.2．

點評：本題考查了物質(zhì)的分離與提純方法，題目難度中等，正確分析反應流程得出反應原理為解答本題的關鍵，注意掌握常見物質(zhì)的分離、提純方法及化學實驗基本操作方法，（3）為易錯點，注意調(diào)節(jié)的pH滿足：鐵離子完全除去、鋅離子不會生成沉淀．