Question

锌钡白是一种白色颜料．工业上是由ZnSO₄与BaS溶液混合而成：BaS+ZnSO₄=ZnS↓+BaSO₄↓，以下是ZnSO₄溶液的制备与提纯流程．

请回答有关问题：
【资料】已知Zn（OH）₂与Al（OH）₃相似，能溶于过量的NaOH溶液生成Na₂ZnO₂；菱锌矿的主要成分是ZnCO₃（少量FeCO₃、Cu₂（OH）₂CO₃及其它杂质）；虽都是难溶物质，但Fe（OH）₃的溶解度远远小于Fe（OH）₂．
（1）①反应中生成气体是

 

．
（2）②中H₂O₂的作用是

 

； 它在酸性条件下氧化Fe²⁺的化学方程式为

 

．
（3）反应④的离子方程式为

 

．
（4）为了达到综合利用、节能减排的目的，上述流程中步骤①产生的产物

 

（填化学式）可以用于步骤

 

（其中步骤选填①、②、③、⑤）．

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：实验设计题,元素及其化合物

分析：由图流程可知，菱锌矿的主要成分是ZnCO₃，含少量FeCO₃、Cu₂（OH）₂CO₃等，加硫酸，得到硫酸锌、硫酸亚铁以及硫酸铜的混合溶液，②中加氧化剂双氧水将亚铁离子氧化为铁离子，再加过量的NaOH，得到含有Na₂ZnO₂的溶液，金属离子铁离子、铜离子转化为沉淀，则滤渣为Fe（OH）₃、Cu（OH）₂，反应④通二氧化碳将ZnO₂^2-转化为沉淀，则滤渣为Zn（OH）₂，步骤⑤主要发生氢氧化锌与硫酸的反应，得到硫酸锌的溶液．
（1）根据碳酸锌可以和硫酸之间反应生成硫酸锌以及水、二氧化碳来回答；
（2）氧化剂双氧水将亚铁离子氧化为铁离子，得到的还原产物是水，据此书写离子方程式；
（3）Na₂ZnO₂的溶液通二氧化碳，可以得到沉淀Zn（OH）₂；
（4）根据流程结合物质的循环使用知识来回答．

解答： 解：由图流程可知，菱锌矿的主要成分是ZnCO₃，含少量FeCO₃、Cu₂（OH）₂CO₃等，加硫酸，得到硫酸锌、硫酸亚铁以及硫酸铜的混合溶液，②中加氧化剂双氧水将亚铁离子氧化为铁离子，再加过量的NaOH，得到含有Na₂ZnO₂的溶液，金属离子铁离子、铜离子转化为沉淀，则滤渣为Fe（OH）₃、Cu（OH）₂，反应④通二氧化碳将ZnO₂^2-转化为沉淀，则滤渣为Zn（OH）₂，步骤⑤主要发生氢氧化锌与硫酸的反应，得到硫酸锌的溶液，
（1）碳酸锌可以和硫酸之间反应生成硫酸锌以及水、二氧化碳，所以①中产生的气体是二氧化碳，故答案为：CO₂；
（2）硫酸锌、硫酸亚铁以及硫酸铜的混合溶液中，加氧化剂双氧水将亚铁离子氧化为铁离子，以便于步骤③除去，反应的离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，故答案为：将溶液中的Fe²⁺离子氧化为Fe³⁺；2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）Na₂ZnO₂的溶液通二氧化碳，可以将ZnO₂^2-转化为沉淀Zn（OH）₂，反应为：ZnO₂^2-+2CO₂+2H₂O=Zn（OH）₂↓+2HCO₃^-，故答案为：ZnO₂^2-+2CO₂+2H₂O=Zn（OH）₂↓+2HCO₃^-；
（4）流程中物质的循环使用可以达到综合利用、节能减排的目的，上述流程①中产生的二氧化碳，可以用于④中二氧化碳的来源，故答案为：CO₂； ④．

点评：本题考查物质制备流程分析判断，把握环节中所得物质成分及除杂试剂、循环利用的物质推断为解答的关键，涉及离子方程式、热化学方程式书写、实验方案的评价等，题目难度中等．