Question

菱鋅礦的主要成分是碳酸鋅，還含有少量的Fe₂O₃、FeO、CuO等雜質(zhì)。如圖是以菱鋅礦為原料制取輕質(zhì)氧化鋅的一種工藝流程，該流程還可以得到兩種副產(chǎn)品——海綿銅和鐵紅。

請(qǐng)結(jié)合下表數(shù)據(jù)，回答問題：

離子	開始沉淀時(shí)的pH	完全沉淀時(shí)的pH
Fe2＋	6.3	9.7
Fe3＋	1.5	3.2
Zn2＋	6.2	8.0

 
（1）下列試劑中，________（填代號(hào)）可作為試劑甲的首選。
A．KMnO₄　     B．Cl₂　      C．H₂O₂　     D．濃硝酸
根據(jù)所選試劑寫出與之反應(yīng)的離子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
（2）氫氧化鐵固體會(huì)吸附一些SO₄^2-，如何洗滌Fe（OH）₃固體以及如何判斷是否洗滌干凈？
洗滌方法：______________________________________________________________，判斷是否洗滌干凈的方法是_______________________________________。
（3）除鐵步驟中加入氨水的目的是調(diào)節(jié)溶液的pH，其適宜的pH范圍是______________；調(diào)節(jié)溶液pH時(shí)，除了氨水外，還可以加入下列物質(zhì)中的________。
a．Zn　    b．ZnO　   c．Zn（OH）₂　   d．CuO
（4）經(jīng)測(cè)定乙溶液中仍含有少量的Fe^3＋和Zn^2＋。若c（Fe^3＋）為4.0×10^－17  mol·L^－1，則c（Zn^2＋）為______________ mol·L^－1。（已知K_sp[Fe（OH）₃]＝4.0×10^－38，K_sp[Zn（OH）₂]＝1.2×10^－17）。

Answer 1

（1）C　2Fe^2＋＋H₂O₂＋2H^＋=2Fe^3＋＋2H₂O
（2）向過濾器中加入蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流出，重復(fù)上述操作2～3次　用試管取少量洗滌液，滴加氯化鋇溶液，若有白色沉淀則表明未洗凈，反之則表明已洗凈
（3）3.2≤pH<6.2　bc
（4）1.2×10^－3

（1）首先明確試劑甲的作用是將Fe^2＋轉(zhuǎn)變?yōu)镕e^3＋，以便除去。雙氧水無疑是最佳選擇。
（3）調(diào)節(jié)pH時(shí)，應(yīng)使Fe^3＋完全沉淀而Zn^2＋不生成沉淀，所以最適宜的pH范圍是3.2～6.2。Fe^3＋＋3H₂O??Fe（OH）₃＋3H^＋，加入ZnO能發(fā)生如下反應(yīng)：ZnO＋2H^＋=Zn^2＋＋H₂O，且ZnO不溶于水，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，c（H^＋）減小，F(xiàn)e^3＋的水解平衡右移，既除去了Fe^3＋又不引入新的雜質(zhì)，加入Zn（OH）₂可以達(dá)到相同的效果，不能加入Zn，因?yàn)樗�能與Fe^3＋反應(yīng)，重新引入Fe^2＋，不能使用CuO，否則會(huì)生成Cu^2＋。（4）可根據(jù)溶度積的表達(dá)式計(jì)算溶液中離子濃度。c³（OH^－）＝，解得c（OH^－）＝1.0×10^－7 mol·L^－1，故c（Zn^2＋）＝＝1.2×10^－3 mol·L^－1。