ZnO是电镀.涂料.有机合成等化学工业的重要原料.某课题组设计由含锌工业废料生产ZnO的工艺流程如下:已知:黄钠铁矾在pH为1.5.温度为90℃时完全沉淀.且易于过滤.2Cu +O2 +2H2SO4 == 2CuSO4+2H2O(1)步骤①的浸取液里除含有Zn2+.Mn2+以外.还含有的金属离子有 . .所加试剂X为Na2SO4和的混合液.(2)步骤②可� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

（16分）ZnO是电镀、涂料、有机合成等化学工业的重要原料。某课题组设计由含锌工业废料（含Fe、Cu、Mn等杂质）生产ZnO的工艺流程如下：

已知：黄钠铁矾在pH为1.5，温度为90℃时完全沉淀，且易于过滤。

2Cu +O2 +2H2SO4 == 2CuSO4+2H2O

（1）步骤①的浸取液里除含有Zn2+、Mn2+以外，还含有的金属离子有、，所加试剂X为Na2SO4和_________的混合液。

（2）步骤②可进一步氧化除铁，还氧化除去了Mn2+，试写出相应的除去Mn2+的离子方程式_________________________，步骤③加入的试剂是_______，整个工艺流程中可以循环使用的试剂是_____________。

（3）步骤⑤中检验沉淀是否洗涤干净的操作方法是____________________________。

（4）步骤④碳化实际得到的是一种碱式碳酸锌[ZnCO3·xZn(OH)2·yH2O]，取该样品7.18 g，充分灼烧后测得残留物质量为4.86 g，将所得气体通入足量澄清石灰水中，得到2.00 g沉淀，则此碱式碳酸锌的化学式是________________。

（16分）

（1）Fe3+、Cu2+（2分）, H2SO4（2分）

（2）Mn2++H2O2+H2O==MnO(OH)2↓+2H+（3分）, Zn（2分），Na2SO4（2分）

（3）取最后一次洗涤滤液1~2mL于试管中，向其中滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，则表明已洗涤干净（答案合理即可）（2分）

（4）ZnCO3·2Zn(OH)2·2H2O或Zn3(OH)4CO3·2H2O（3分）

【解析】

试题分析：根据流程分析，试剂X中含有硫酸，Fe与硫酸反应生成硫酸亚铁，被氧气氧化为铁离子，铁离子与硫酸钠反应生成黄钠铁矾，过量除去；Cu与硫酸、氧气反应生成硫酸铜，Mn与硫酸反应生成硫酸锰，加入过氧化氢氧化后，调节溶液的pH，使Mn元素转化为MnO(OH)2，剩余铁离子还可转化为氢氧化铁沉淀；再加入过量Zn粉，可与铜离子发生置换反应生成单质Cu，从而除去铜离子，最后加入碳酸钠后得到碳酸锌沉淀，灼烧后得到ZnO。

（1）根据以上分析，步骤①的浸取液里除含有Zn2+、Mn2+以外，还含有的金属离子有Fe3+、Cu2+；所加试剂X为Na2SO4和H2SO4的混合液；

（2）锰离子与过氧化氢反应生成MnO(OH)2↓和氢离子，离子方程式Mn2++H2O2+H2O==MnO(OH)2↓+2H+；步骤③加入的试剂是Zn单质，与铜离子发生置换反应；硫酸锌溶液中加入碳酸钠后生成碳酸锌和硫酸钠，而流程开始时加入了硫酸钠，所以整个工艺流程中可以循环使用的试剂是Na2SO4；

（3）生成的碳酸锌沉淀中可能含有硫酸根离子，所以检验沉淀是否洗涤干净，可取最后一次洗涤滤液1~2mL于试管中，向其中滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，则表明已洗涤干净；

（4）根据题意，最终得到的ZnO的物质的量是4.86g/81g/mol=0.06mol，2.00g沉淀为碳酸钙，所以生成二氧化碳的物质的量是2.00g/100g/mol=0.02mol，ZnCO3·xZn(OH)2·yH2O（x+1）ZnO+CO2↑+(x+y)H2O，则生成水的物质的量是（7.18g-4.86g-0.02mol×44g/mol）/18g/mol=0.08mol，所以ZnO、CO2、H2O的物质的量比是0.06:0.02:0.08=3:1:4=（x+1）:1：（x+y），解得x=2,y-2，则此碱式碳酸锌的化学式是ZnCO3·2Zn(OH)2·2H2O或Zn3(OH)4CO3·2H2O。

考点：考查工艺流程的分析，物质化学式的计算

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（1）“碱浸”过程中发生反应的离子方程式是

（2）“酸浸”时所加入的酸是 (填化学式)。

（3）加入H2O2时发生反应的离子方程式为

（4）操作b为调节溶液的pH，你认为pH的调控范围是

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【查阅资料】KMnO4溶液氧化H2C2O4的反应历程为：

【提出假设】假设1:该反应为放热反应

假设2:反应生成的Mn2＋对该反应有催化作用

假设3:K+对该反应有催化作用

该小组同学未提出浓度使反应速率加快的假设，原因是。

【设计、完成实验】

（1）称取 g草酸晶体（H2C2O4·2H2O），配置500mL 0.10mol/L H2C2O4溶液。

①在上述过程中必须用到的2种定量仪器是托盘天平和。

②下列操作会使所配溶液浓度偏低的是 (填下列选项的字母序号）。

A．称取草酸晶体时，将草酸晶体放在托盘天平右盘

B．定容时俯视刻度线

C．将烧杯中溶液转移到容量瓶之前，容量瓶中有少量蒸馏水

D．摇匀后，发现溶液液面低于刻度线，立即用胶头滴管加水再定容

（2）完成探究，记录数据

实验编号	烧杯中所加试剂及用量（mL）	控制条件	溶液褪色时间 (s)
0.10mol/L H2C2O4溶液	等浓度 KMnO4溶液	H2O	0.50mol/L 稀硫酸
1	30	20	30	20		18
2	30	20	30	20	水浴控制温度65℃	15
3	30	20	30	20	加入少量MnSO4固体	3.6
4	30	20	x	20	加入5mL 0.10mol/L K2SO4溶液	18

则x = ，假设2成立。

（3）由于KMnO4能氧化水中有机物等因素，为配制好稳定的KMnO4溶液，其浓度需标定。取10.00 mL 0.10mol/L H2C2O4溶液于锥形瓶中，加入10mL 0.50mol/L稀硫酸，用（2）中KMnO4溶液滴定至锥形瓶中恰好呈浅紫色，且半分钟不褪色，记录数据，平行三次实验，平均消耗KMnO4溶液40.00 mL，则草酸溶液与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式为：。上述实验中KMnO4溶液的物质的量浓度为。