Question

氧化锌是重要的基础化工原料，从含锌废水（含Zn²⁺及少量的Mn²⁺、Fe²⁺及Pb²⁺等）为原料制取ZnO的实验流程如下：

已知几种难溶氢氧化物沉淀的pH范围：

氢氧化物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Zn（OH）2	Pb（OH）2
pH	2.2～3.2	5.8～7.9	5.5～13.5	7.0～13.0

（1）KMnO₄氧化废水中Mn²⁺生成MnO₂的离子方程式为

 

；滤渣I的主要成分除MnO₂外，另一种是

 

（写化学式）．
（2）滤渣Ⅱ的主要成分除过量的Zn粉、MnO₂外，还有

 

（写化学式）；滤渣Ⅱ中含有二氧化锰，其可能原因是

 

．
（3）灼烧生成的碱式碳酸锌[ZnCO₃?2Zn（OH）₂]的化学方程式为

 

；灼烧时，用到的硅酸盐质仪器除酒精灯外还用到的2种是

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：

分析：向含锌废水（含Zn²⁺及少量的Mn²⁺、Fe²⁺及Pb²⁺等）中加入KMnO₄溶液，KMnO₄溶液具有强氧化性，能将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，能将Mn²⁺氧化为MnO₂而生成沉淀，结合氢氧化物的pH知，调节溶液的pH至5.2时，Fe³⁺完全转化为沉淀，所以滤渣I中含有MnO₂、Fe（OH）₃，然后向滤液中加入Zn粉，Zn和Pb²⁺发生置换反应生成Pb，锌粉过量，MnO₄^-被Zn还原生成MnO₂，过滤得到滤渣II为Zn、MnO₂、Pb，向滤液中加入Na₂CO₃粉末，发生反应Zn²⁺+CO₃^2-=ZnCO₃↓，过滤得到沉淀ZnCO₃，将沉淀洗涤、干燥、灼烧得到固体ZnO，据此分析解答．

解答： 解：向含锌废水（含Zn²⁺及少量的Mn²⁺、Fe²⁺及Pb²⁺等）中加入KMnO₄溶液，KMnO₄溶液具有强氧化性，能将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，能将Mn²⁺氧化为MnO₂而生成沉淀，结合氢氧化物的pH知，调节溶液的pH至5.2时，Fe³⁺完全转化为沉淀，所以滤渣I中含有MnO₂、Fe（OH）₃，然后向滤液中加入Zn粉，Zn和Pb²⁺发生置换反应生成Pb，锌粉过量，MnO₄^-被Zn还原生成MnO₂，过滤得到滤渣II为Zn、MnO₂、Pb，向滤液中加入Na₂CO₃粉末，发生反应Zn²⁺+CO₃^2-=ZnCO₃↓，过滤得到沉淀ZnCO₃，将沉淀洗涤、干燥、灼烧得到固体ZnO，
（1）KMnO₄溶液具有强氧化性，能将Mn²⁺氧化为MnO₂而生成沉淀，自身被还原生成二氧化锰，所以KMnO₄氧化废水中Mn²⁺生成MnO₂的离子方程式为3Mn²⁺+2 MnO₄^-+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺；通过以上分析知，滤渣I的主要成分除MnO₂外，另一种是Fe（OH）₃，
故答案为：3Mn²⁺+2MnO₄^-+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺；Fe（OH）₃；
（2）滤渣Ⅱ的主要成分除过量的Zn粉、MnO₂外，还有Pb，滤渣Ⅱ中含有二氧化锰，其可能原因是氧化时加入KMnO₄的量过多，MnO₄^-被Zn还原生成MnO₂，
故答案为：Pb；氧化时加入KMnO₄的量过多，MnO₄^-被Zn还原生成MnO₂；
（3）灼烧生成的碱式碳酸锌[ZnCO₃?2Zn（OH）₂]时，碱式碳酸锌分解生成ZnO、二氧化碳和水，所以该反应的化学方程式为ZnCO₃.2Zn（OH）₂

高温  .

3ZnO+CO₂↑+2H₂O；灼烧时，用到的硅酸盐质仪器除酒精灯外还用到的2种是坩埚和泥三角，
故答案为：ZnCO₃.2Zn（OH）₂

高温  .

3ZnO+CO₂↑+2H₂O；坩埚和泥三角．

点评：本题考查物质分离和提纯的综合应用，为高考高频点，侧重考查元素化合物性质、实验基本操作及学生分析推断能力，明确反应原理是解本题关键，知道流程图中每一步发生的反应及操作方法，题目难度中等．