Question

工业上可以从冶炼锌、锌制品加工企业回收的废渣（含有ZnCO₃、ZnO、FeO、Fe₂O₃、CuO、Al₂O₃）来提取氧化锌和金属铜等，其主要工艺流程如图所示：

有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH见下表

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Cu（OH）2	Al（OH）3	Zn（OH）2
开始沉淀	2.7	7.6	5.4	4.0	6.5
完全沉淀	3.7	9.6	6.4	5.2	8.0

（1）向酸浸液中加入的试剂A有多种选择，若A是H₂O₂，反应的离子方程式是

 

；
（2）若试剂A为KOH稀溶液，当滴加至Cu²⁺恰好完全沉淀时，则滤液甲中：

c(Fe2-)

c(Cu2-)

＜

 

（已知：K_SP（Fe（OH）₂）=8.0×10^-16，K_SP（Cu（OH）₂）=2.2×10^-20）
（3）当酸浸液的pH用

 

（填试剂的化学式）调节到3.7至5.2时，可以使两种离子完全沉淀，写出其中任意一种沉淀反应的离子方程式

 

；
（4）检验沉淀丙是否洗涤干净，操作方法是

 

，在实验室进行焙烧时，盛放沉淀丙的仪器名称是

 

．
（5）上述流程中所得Zn0产品中锌的含量远超过锌渣中锌元素的含量，其原因是

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）双氧水具有强的氧化性能够氧化二价铁离子；
（2）Cu²⁺恰好完全沉淀时，此时溶液的pH=6.4，依据K_SP（Fe（OH）₂）、K_SP（Cu（OH）₂）计算铜离子和二价铁离子浓度的比值；
（3）依据水解平衡移动的条件，结合工艺流程的目的选择合适的试剂；
（4）沉淀是否洗干净就是检验洗涤液中是否有杂质离子硫酸根离子存在，故滴加硝酸钡看是否有白色沉淀生成即可；高温焙烧固体应在坩埚中进行；
（5）依据流程中调节pH值加入的试剂分析解答．

解答： 解：（1）双氧水与二价铁离子反应的离子方程式为：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
故答案为：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（2）溶液的pH=6.4时，铜离子刚好沉淀完全：C（Fe²⁺）=K_SP（Fe（OH）₂）÷C²（OH^-），C（Cu²⁺）=K_SP（Cu（OH）₂）÷C²（OH^-），所以

C(Fe2+)

C(Cu2+)

=

KSP(Fe(OH)2)

KSP(Cu(OH)2)

=3.6×10⁴，
故答案为：3.6×10⁴；
（3）三价铁离子和铝离子水解的离子方程式：Fe³⁺+3H₂O  Fe（OH）₃+3H⁺，Al³⁺+3H₂O Al（OH）₃+3H⁺，要调整调节到3.7至5.2时除去三价铁离子和铝离子，但是不能引人新的杂质离子，可以选用ZnO，氧化锌与氢离子反应，消耗氢离子，促进水解平衡向正方向移动，反应的离子方程式为：Fe³⁺+3H₂O=Fe（OH）₃↓+3H⁺；
故答案为：ZnO  Fe³⁺+3H₂O=Fe（OH）₃↓+3H⁺；
（4）如果沉淀洗涤不干净，则残留硫酸根离子，取最后一次洗涤液，加入硝酸钡，若产生白色沉淀则说明洗涤不干净，反之洗涤干净；在实验室进行焙烧时，盛放沉淀丙的仪器为坩埚；
故答案为：取最后一次洗涤液，加入硝酸钡；坩埚；
（5）在流程中调节pH值加入了氧化锌，所以所得Zn0产品中锌的含量远超过锌渣中锌元素的含量；
故答案为：在前期操作中添加了含锌元素的物质．

点评：本题为工艺流程题，难度较大，通过从废渣中提取氧化锌和金属铜的工艺流程考查了溶解平衡的移动、氧化还原方程式的书写、物质的分离等，熟悉物质的性质，清楚流程，是解题关键，侧重学生分析问题、解决问题能力的培养．