Question

【题目】某小型化工厂生产皓矾(ZnSO4·7H2O)的工艺流程如下图所示：

已知：开始生成氢氧化物沉淀到沉淀完全的pH范围分别为Fe(OH)3：2.7～3.7；Fe(OH)2：7.6～9.6；Zn(OH)2：5.7～8.0。

试回答下列问题：

(1)加入的试剂①应是________，其目的是____________________________________。

(2)加入的试剂②，供选择使用的有：氨水、NaClO溶液、20% H2O2溶液、浓硫酸、浓硝酸等，应选用________，其理由是_____________________。

(3)加入的试剂③是________，目的是______________________________________。

Answer 1

【答案】Zn 将Cu2＋、Fe3＋、Fe2＋等杂质离子除去 20% H2O2溶液 H2O2作氧化剂，可将Fe2＋氧化为Fe3＋，且不引入其他杂质 ZnO或Zn(OH)2(答案合理即可) 调节溶液的pH，使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀

【解析】

此小型化工厂的生产目的，是制取皓矾(ZnSO4·7H2O)，所以流程的主线是有关ZnSO4的除杂与净化。溶液A中肯定含有大量ZnSO4，则滤液D中含有ZnSO4，沉淀A必然是金属单质。

(1)由以上分析，可确定加入的试剂①应是能将Cu2+、Fe2+、Fe3+转化为金属单质的某金属，从而去除杂质。

(2)选择试剂②时，应从能将Fe2+氧化为Fe3+，且不引入新的杂质离子的角度考虑。

(3)加入的试剂③是能将Fe3+全部转化为Fe(OH)3沉淀，且不引入新的杂质的物质。

(1)由以上分析，可确定加入的试剂①应是金属活动性比Fe、Cu强的Zn，能将Cu2+、Fe2+、Fe3+转化为金属单质，且过量时可再利用。答案为：Zn；将Cu2＋、Fe3＋、Fe2＋等杂质离子除去；

(2)试剂②，能将Fe2+氧化为Fe3+，所以该物质应具有较强的氧化性，可选择NaClO溶液、20% H2O2溶液、浓硫酸、浓硝酸等，但NaClO溶液、浓硫酸、浓硝酸都会引入新的杂质，所以只能选择20% H2O2溶液。答案为：20% H2O2溶液；

(3)加入的试剂③，能将Fe3+全部转化为Fe(OH)3沉淀，即具有消耗H+、促进Fe3+水解的能力，且不引入新的杂质，由此确定该物质为锌的氧化物、氢氧化物、碳酸盐等，但不能是金属锌(会将Fe3+还原)。答案为：ZnO或Zn(OH)2(答案合理即可)；调节溶液的pH，使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀。