Question

5．工业上常回收冶炼锌废渣中的锌（含有ZnO、FeO、Fe₂O₃、CuO、Al₂O₃等杂质，并用来生产ZnSO₄•6H₂O晶体，其工艺流程如下，有关氢氧化物沉淀时的 pH 如下表．

氢氧化物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Zn（OH）2	Cu（OH）2
开始沉淀的 pH	3.3	1.5	6.5	5.4	4.2
沉淀完全的 pH	5.2	3.7	9.7	8.0	6.7

（1）上述工艺流程中多处涉及“过滤”，实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗．
（2）在“除杂Ⅰ”步骤中，需再加入适量H₂O₂溶液的目的是将Fe²⁺完全氧化为Fe³⁺．为使 Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀完全，而Zn（OH）₂不沉淀，应控制溶液的pH范围为5.2～5.4．为控制上述pH范围可选择加入的试剂或药品是AD．
A．ZnO         B．氨水         C．固体NaOH           D．ZnCO₃
（3）常温下，已知 Ksp[Zn（OH）₂]=5×10^-17，某 ZnSO₄溶液里c（Zn²⁺）=0.5mol/L，如果要生成Zn（OH）₂沉淀，则应调整溶液 pH 大于6．
（4）当向含相同浓度Cu²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺的溶液中滴加某浓度的NaOH溶液时，Fe³⁺（填离子符号）先沉淀，Ksp[Fe（OH）₂]＞Ksp[Cu（OH）₂]（填“＞”、“=”或“＜”）

Answer 1

分析 冶炼锌废渣中的锌（含有ZnO、FeO、Fe₂O₃、CuO、Al₂O₃等杂质），加入硫酸通入空气酸浸过滤后得到滤液含有Zn²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Al³⁺，加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，调节溶液PH使铁离子、铝离子全部沉淀，过滤后滤液中加入锌除去铜离子，过滤得到硫酸锌溶液，加热蒸发，浓缩结晶，过滤洗涤得到ZnSO₄•6H₂O晶体；
（1）依据过滤操操作需要的玻璃仪器；
（2）过氧化氢是绿色氧化剂氧化亚铁离子为铁离子，通过调节溶液PH除去铁离子、铝离子而氢氧化锌不沉淀，结合图表数据判断需要的PH和试剂，注意加入物质能调节溶液PH，不能引入新的杂质；
（3）依据沉淀的溶度积计算；
（4）根据表中的数据可知，开始沉淀的pH，加入氢氧化钠溶液时，pH值小的先沉淀．

解答 解：冶炼锌废渣中的锌（含有ZnO、FeO、Fe₂O₃、CuO、Al₂O₃等杂质），加入硫酸通入空气酸浸过滤后得到滤液含有Zn²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Al³⁺，加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，调节溶液PH使铁离子、铝离子全部沉淀，过滤后滤液中加入锌除去铜离子，过滤得到硫酸锌溶液，加热蒸发，浓缩结晶，过滤洗涤得到ZnSO₄•6H₂O晶体；
（1）上述工艺流程中多处涉及“过滤”，实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗，故答案为：烧杯、玻璃棒、漏斗；
（2）在“除杂Ⅰ”步骤中，需再加入适量H₂O₂溶液的目的是将Fe²⁺完全氧化为Fe³⁺，便于完全沉淀；依据图表数据分析，为使Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀完全，而Zn（OH）₂不沉淀，应控制溶液的pH范围为5.2～5.4；为控制上述PH范围可选择加入的试剂或药品不能引入新的杂质，氨水会引入铵根离子，固体氢氧化钠会引入钠离子，ZnO、ZnCO₃，会降低溶液PH且不引入新的杂质；
故答案为：将Fe²⁺完全氧化为Fe³⁺；5.2～5.4；AD；
（3）常温下，已知K_sp〔Zn（OH）₂〕=5×10^-17，某ZnSO₄溶液里c（Zn²⁺）=0.5mol•L^-1，如果要生成Zn（OH）₂沉淀，Q≥Ksp，K_sp〔Zn（OH）₂〕=c（Zn²⁺）×c²（OH^-）=5×10^-17，c（OH^-）=$\sqrt{\frac{Ksp}{c（Zn{\;}^{2+}）}}$=$\sqrt{\frac{5×10{\;}^{-17}}{0.5}}$=10^-8mol/L，c（H⁺）=10^-6mol/L，PH=6，则应调整溶液pH大于6；
故答案为：6；
（4）根据表中的数据可知，开始沉淀的 pH，加入氢氧化钠溶液时，pH值小的先沉淀，所以Fe³⁺先沉淀，开始沉淀的 pH值，Fe（OH）₂的大于Cu（OH）₂的，所以Ksp[Fe（OH）₂]＞Ksp[Cu（OH）₂]，
故答案为：Fe³⁺；＞．

点评 本题考查了物质分离实验过程和分离原理的理解应用，除杂试剂选择和提纯物质方法，沉淀溶解平衡的计算应用，掌握基础是关键，题目难度中等．