Question

1．活性氧化锌用作橡胶硫化的活性剂、补强剂．以氧化锌粗品为原料制备活性氧化锌的生产工艺流程如下：

一些阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物	Fe（OH）3	Cu（OH）2	Zn（OH）2	Fe（OH）2
pH	3.2	6.7	8.0	9.7

（1）“溶解”前将氧化锌粗品粉碎成细颗粒，目的是增大固液接触面积，加快溶解时的反应速率．
（2）“溶解”后得到的酸性溶液中含有Zn²⁺、SO₄ ^2-，另含有Fe²⁺、Cu²⁺等杂质．先加入Na₂CO₃（填“Na₂CO₃”或“H₂SO₄”）调节溶液的pH至5.4，然后加入适量KMnO₄，Fe²⁺转化为Fe（OH）₃，同时KMnO₄转化为MnO₂．经检测溶液中Fe²⁺的浓度为0.009mol•L^-1，则每升溶液中至少应加入0.003mol KMnO₄．
（3）杂质Cu²⁺可利用置换反应除去，应选择的试剂是锌粉．
（4）“沉淀”得到ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O，“煅烧”在450～500℃下进行，“煅烧”反应的化学方程式为ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O$\frac{\underline{\;450-500℃\;}}{\;}$3ZnO+CO₂↑+3H₂O↑．

Answer 1

分析 制备活性氧化锌流程为：氧化锌粗品（含铁的氧化物、CuO和SiO₂等杂质）中加入稀硫酸，氧化锌、铁的氧化物、氧化铜与稀硫酸反应，二氧化硅不反应，通过过滤操作分离出二氧化硅，滤液中含有铁离子、亚铁离子、锌离子、铜离子，酸化滤液后加入适量碳酸钠溶液得到沉淀ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O，经过煅烧得到ZnO，
（1）根据增大接触面积可以加快反应的速率分析回答；×
（2）根据溶液酸碱度的变化、化合价的变化分析判断回答；
（3）根据锌能置换出溶液中的铜分析回答；
（4）根据“煅烧”ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O的反应写出反应的化学方程式．

解答 解：（1）“溶解”前将氧化锌粗品粉碎成细颗粒，目的是增大接触面积，加快反应速率．
故答案为：增大固液接触面积，加快溶解时的反应速率；
（2）“溶解”后得到的酸性溶液中含有Zn²⁺、SO₄^2-，另含有Fe²⁺、Cu²⁺等杂质．先加入Na₂CO₃ 调节溶液的pH至5.4，使溶液的酸性减弱，然后加入适量KMnO₄，Fe²⁺转化为Fe（OH）₃，同时KMnO₄转化为MnO₂．在KMnO₄中锰元素的化合价降低，该反应中作为氧化剂．调节溶液的pH至5.4，然后加入适量KMnO₄，Fe²⁺转化为Fe（OH）₃，同时KMnO₄转化为MnO₂．反应的离子方程式为：
                MnO₄ ^-+3Fe²⁺+7H₂O=MnO₂+3Fe（OH）₃↓+5H⁺
        1         3
        n         1L×0.009mol•L^-1
n=0.003mol，
故答案为：0.003；
（3）由于制备活性氧化锌，杂质Cu²⁺可利用置换反应除去，应选择的试剂是锌粉，
故答案为：锌粉；
（4）“沉淀”得到ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O，“煅烧”在450～500℃下进行，“煅烧”反应的化学方程式为 ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O 3ZnO+CO₂↑+3H₂O↑．
故答案为：ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O$\frac{\underline{\;450-500℃\;}}{\;}$3ZnO+CO₂↑+3H₂O↑．

点评 本题考查了物质的制备、分离和提纯方法的综合应用，难度较大，应注意加强基础知识的学习和应用知识解决问题的能力的提高．