Question

工業(yè)上�；厥找睙掍\廢渣中的鋅（含有ZnO、FeO、Fe₂O₃、CuO、Al₂O₃等雜質(zhì)），并用來生產(chǎn)ZnSO₄?6H₂O晶體，其工藝流程如下，有關(guān)氫氧化物沉淀時的pH如下表．

氫氧化物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Zn（OH）2
開始沉淀的pH	3.3	1.5	6.5	5.4
沉淀完全的pH	5.2	3.7	9.7	8.0

（1）上述工藝流程中多處涉及“過濾”，實驗室中過濾操作需要使用的玻璃儀器有

 

．
（2）在“除雜Ⅰ”步驟中，需再加入適量H₂O₂溶液的目的是

 

．為使Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀完全，而Zn（OH）₂不沉淀，應(yīng)控制溶液的pH范圍為

 

．為控制上述PH范圍可選擇加入的試劑或藥品是

 

．
A．ZnO        B．氨水        C．固體NaOH        D．ZnCO₃
（3）在“除雜Ⅱ”步驟中，加入Zn粉的作用是

 

．“操作A”的名稱是

 

．
（4）常溫下，已知K_sp〔Cu（OH）₂〕=2×10^-20，某CuSO₄溶液里c（Cu²⁺）=0.02mol?L^-1，如果要生成Cu（OH）₂沉淀，則應(yīng)調(diào)整溶液pH大于

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實驗設(shè)計題

分析：冶煉鋅廢渣中的鋅（含有ZnO、FeO、Fe₂O₃、CuO、Al₂O₃等雜質(zhì)），加入硫酸通入空氣酸浸過濾后得到濾液含有Zn²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Al³⁺，加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子、鋁離子全部沉淀，過濾后濾液中加入鋅除去銅離子，過濾得到硫酸鋅溶液，加熱蒸發(fā)，濃縮結(jié)晶，過濾洗滌得到ZnSO₄?6H₂O晶體；
（1）依據(jù)過濾操操作需要的玻璃儀器；
（2）過氧化氫是綠色氧化劑氧化亞鐵離子為鐵離子，通過調(diào)節(jié)溶液PH除去鐵離子、鋁離子而氫氧化鋅不沉淀，結(jié)合圖表數(shù)據(jù)判斷需要的PH和試劑，注意加入物質(zhì)能調(diào)節(jié)溶液PH，不能引入新的雜質(zhì)；
（3）分析可知加入鋅還原銅離子除去，硫酸鋅溶液得到晶體的方法是利用加熱蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶得到；
（4）依據(jù)沉淀的溶度積計算；

解答： 解：冶煉鋅廢渣中的鋅（含有ZnO、FeO、Fe₂O₃、CuO、Al₂O₃等雜質(zhì)），加入硫酸通入空氣酸浸過濾后得到濾液含有Zn²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Al³⁺，加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子、鋁離子全部沉淀，過濾后濾液中加入鋅除去銅離子，過濾得到硫酸鋅溶液，加熱蒸發(fā)，濃縮結(jié)晶，過濾洗滌得到ZnSO₄?6H₂O晶體；
（1）上述工藝流程中多處涉及“過濾”，實驗室中過濾操作需要使用的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗；
故答案為：燒杯、玻璃棒、漏斗；
（2）在“除雜Ⅰ”步驟中，需再加入適量H₂O₂溶液的目的是將Fe²⁺完全氧化為Fe³⁺，便于完全沉淀；依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析，為使Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀完全，而Zn（OH）₂不沉淀，應(yīng)控制溶液的pH范圍為5.2～5.4；為控制上述PH范圍可選擇加入的試劑或藥品不能引入新的雜質(zhì)，氨水會引入銨根離子，固體氫氧化鈉會引入鈉離子，ZnO、ZnCO₃，會降低溶液PH且不引入新的雜質(zhì)；
故答案為：將Fe²⁺完全氧化為Fe³⁺，5.2～5.4；AD；
（3）在“除雜Ⅱ”步驟中，加入Zn粉的作用是除去溶液中的Cu²⁺．“操作A”的名稱是硫酸鋅溶液得到晶體的方法是利用加熱蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶得到；
故答案為：除去溶液中的Cu²⁺；冷卻結(jié)晶；　　　　
（4）常溫下，已知K_sp〔Cu（OH）₂〕=2×10^-20，某CuSO₄溶液里c（Cu²⁺）=0.02mol?L^-1，如果要生成Cu（OH）₂沉淀，Q≥Ksp，K_sp〔Cu（OH）₂〕=c（Cu²⁺）×c²（OH^-）=2×10^-20，c（OH^-）=

Ksp c(Cu2+)

=

2×10-20 0.02

=10^-9mol/L，c（H⁺）=10^-5mol/L，PH=5，則應(yīng)調(diào)整溶液pH大，5；
故答案為：5；

點評：本題考查了物質(zhì)分離實驗過程和分離原理的理解應(yīng)用，除雜試劑選擇和提純物質(zhì)方法，沉淀溶解平衡的計算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．