Question

氧化鋅為白色粉末，可用于濕疹、癬等皮膚病的治療．純化工業(yè)級氧化鋅（含有Fe²⁺，Mn²⁺，Ni²⁺等雜質(zhì)）的流程如下：
工業(yè)ZnO

稀硫酸

①

浸出液

調(diào)pH約為5

適量高錳酸鉀溶液②

過濾

濾液

Zn

③

過濾

濾液

Na2CO3

④

過濾

濾餅

煅燒

⑤

ZnO
提示：在本實(shí)驗(yàn)條件下，Ni²⁺不能被氧化：高錳酸鉀的還原產(chǎn)物是MnO₂
已知，部分金屬離子氫氧化物完全沉淀的pH如下

金屬離子	Zn2+	Fe2+	Fe3+	Ni2+
完全沉淀pH	8.04	8.95	3.17	9.15

回答下列問題：
（1）反應(yīng)②中除掉的雜質(zhì)離子是

 

，發(fā)生反應(yīng)的一個離子方程式

 

，
加高錳酸鉀溶液前，若pH較低，對除雜的影響是

 

．
（2）反應(yīng)③的反應(yīng)類型為

 

．過濾得到的濾渣中，除了過量的鋅外還有

 

．
（3）反應(yīng)④形成的沉淀要用水洗，檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈的方法是

 

．
（4）反應(yīng)④中產(chǎn)物的成分可能是ZnCO₃?xZn（OH）₂，取干操后的濾餅11.2g，煅燒后可得到產(chǎn)品8.1g，則x等于

 

．
（5）由ZnO可制備皓礬ZnSO₄?7H₂O，在實(shí)驗(yàn)室由ZnSO₄溶液制備皓礬的基本操作是蒸發(fā)濃縮、

 

、

 

、洗滌和干燥．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,幾組未知物的檢驗(yàn)

專題：實(shí)驗(yàn)題

分析：（1）在流程中的浸出液中含有Zn²⁺，③為鋅與鎳離子的反Fe²⁺，Mn²⁺，Ni²⁺，加入高錳酸鉀后③為鋅與鎳離子的反來鐵離子和錳離子被氧化，在PH約為5時，生成3Fe（OH）₃和MnO₂沉淀，如果PH過小會使這些沉淀溶解，不能有效除去Fe²⁺，Mn²⁺；
（2）反應(yīng)③中加入Zn后，由于Zn比Ni活潑，可置換出Ni，以達(dá)到除Ni的目的；
（3）檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈，就是檢驗(yàn)沉淀上是否有某些可溶性的離子；
（4）根據(jù)ZnCO₃?xZn（OH）₂分解后的有關(guān)質(zhì)量，利用方程式進(jìn)行計(jì)算；
（5）從溶液中獲得的晶體，要根據(jù)晶體的特點(diǎn)，采用不同的結(jié)晶方法；

解答： 解：（1）在流程中的浸出液中含有Zn²⁺，③為鋅與鎳離子的反Fe²⁺，Mn²⁺，Ni²⁺，加入高錳酸鉀后③為鋅與鎳離子的反來鐵離子和錳離子被氧化，在PH約為5時，生成3Fe（OH）₃和MnO₂沉淀，發(fā)生的反應(yīng)：MnO₄^-+3Fe²⁺+7H₂O=3Fe（OH）₃↓+MnO₂↓+5H⁺，2 MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺，從而除去Fe²⁺，Mn²⁺，如果PH過小會使這些沉淀溶解，不能有效除去Fe²⁺，Mn²⁺；故答案為：Fe²⁺和Mn²⁺；MnO₄^-+3Fe²⁺+7H₂O=3Fe（OH）₃↓+MnO₂↓+5H⁺，2 MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺；Fe²⁺和Mn²⁺鐵離子和錳離子不能生成沉淀，從而無法除去鐵和錳雜質(zhì)．
（2）反應(yīng)③中加入Zn后，由于Zn比Ni活潑，可置換出Ni，以達(dá)到除Ni的目的，反應(yīng)方程式為：Zn+Ni²⁺═Ni+Zn²⁺，此反應(yīng)為置換反應(yīng)，如果鋅過量則在濾渣中會有多余的鋅，故答案為：置換反應(yīng)；  鎳（Ni）．                       
（3）反應(yīng)④形沉淀時溶液中還有硫酸鹽，通過檢驗(yàn)硫酸根離子，可以看出沉淀是否洗滌干凈，由于有

CO

2- 3

的干擾，所以先加HNO₃，排除干擾．故答案為：取少量水洗夜于試管中，滴入1～2滴稀硝酸，再滴入硝酸鋇溶液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經(jīng)洗滌干凈．
（4）ZnCO₃?xZn（OH）₂

高溫  .

（x+1）ZnO+xH₂O↑+CO₂↑
       125+99x            （x+1）×81
         11.2                  8.1

125+99x

11.2

=

(x+1)×81

8.1

        x=1
故答案為：1                                     
（5）從溶液中獲得的晶體ZnSO₄?7H₂O，根據(jù)晶體的特點(diǎn)，采用降溫結(jié)晶的方法，所以在蒸發(fā)濃縮后再冷卻結(jié)晶、過濾，故答案為：冷卻結(jié)晶、過濾．

點(diǎn)評：工藝流程、化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)計(jì)算 本題把工業(yè)流程和化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)計(jì)算有機(jī)結(jié)合起來，有一定的綜合性，但難度不大，關(guān)鍵是要把工業(yè)流程理解清楚，就可解決問題．