Question

【题目】高纯活性氧化锌可用于光催化、光电极、彩色显影等领域。以工业级氧化锌（含 Fe2+、Mn2+、Cu2+、Ni2+、Cd2+等）为原料，用硫酸浸出法生产高纯活性氧化锌的工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）浸出时，为了提高浸出效率采取的措施有（写两种）：__________；

（2）氧化时，加入KMnO4溶液是为了除去浸出液中的Fe2+和Mn2+（溶液中Mn元素全 部转化为MnO2），请配平下列除去Fe2+的离子方程式：

______MnO4-+______Fe2++_____=______MnO2↓+______Fe(OH)3↓+______H+

（3）加入锌粉的目的是_____________________。

（4）已知H2SO4浸出液中，c(Fe2+)=5.04mg/L、c(Mn2+) ="1." 65mg/L。

①加入KMnO4溶液反应一段时间后，溶液中c(Fe3+) ="0." 56 mg/L，若溶液pH=3，则此时Fe3+_________（填“能”或“不能”）发生沉淀。

②若要除尽1m3上述浸出液中的Fe2+和Mn2+，需加入________g KMnO4。

Answer 1

【答案】将工业级氧化锌粉碎 、搅拌 1 3 7H2O 1 3 5 调节溶液pH，除去溶液中的Cu2+、Ni2+、Cd2+等 不能 7.9

【解析】

（1）增大接触可以提高浸出效率，如搅拌、将氧化锌粉碎等；
（2）Mn元素化合价由MnO4-中+7价降低为MnO2中+4价，共降低3价，Fe元素化合价由Fe3+中+2价升高为Fe（OH）3中+1价，共升高1价，化合价升降最小公倍数为3，则MnO4-的系数为1，Fe3+的系数为3，由原子守恒可知缺项为水，再结合原子守恒、电荷守恒配平；
（3）调节溶液pH，除去溶液中Cu2+、Ni2+、Cd2+等；
（4）①溶液中c（Fe3+）=0.56mg．L-1，物质的量浓度为10-5mol/L，溶液pH=3，则溶液中c（OH-）=10-11mol/L，计算浓度积Qc，与溶度积Ksp[Fe（OH）3]=4.0×10-38比较判断；
②Fe2+转化为Fe（OH）3，Mn2+转化为MnO2，根据电子转移守恒计算需要高锰酸钾的物质的量，进而计算需要高锰酸钾的质量。

（1）浸出时，根据影响速率的因素可知：为了提高浸出效率采取的措施有将工业级氧化锌粉碎 、搅拌；

（2）根据氧化还原反应中电子守恒及离子反应中电荷守恒反应前后的各种元素的原子个数相等，可得反应的离子方程式是：1MnO4- + 3Fe2+ + 7H2O = 1MnO2↓ + 3Fe(OH)3↓ + 5H+；

（3）经KMnO4溶液氧化后的溶液中加入锌粉的目的是调节溶液pH，使溶液中的Cu2+、Ni2+、Cd2+等形成金属氢氧化物沉淀而除去；

（4）① 在pH=3和c(Fe3+)= 0.56mg/L的溶液中，由于c(OH-)=1.0×10-11 mol/L、c(Fe3+)=1.0×10—5 mol/L，则c(Fe3+)× c3(OH—)=1.0×10—38<Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10—38，故没有Fe(OH)3沉淀；

② 氧化1 m3含c(Fe2+)=5.04 mg/L(即0.09 mmol/L)和c(Mn2+)=5.04 mg/L(即0.03 mmol/L)，根据电子守恒有：n(Fe2+)+2n(Mn2+)=3n(MnO4—)，即0.09 mol+2×0.03 mol=3n(MnO4—)，解得： n(MnO4—)=0.05 mol 即m(KMnO4)=7.90g。