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)Zn（NO₃）₂?6H₂O晶體，其工藝流程為：

有關(guān)氫氧化物開始沉淀和沉淀完全的pH如下表：

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

（1）在“酸浸”步驟中，為提高鋅的浸出速率，除通入空氣“攪拌”外，還可采取的措施是

 

．
（2）在“除雜I”步驟中，需再加入適量H₂O₂溶液，目的是將Fe²⁺氧化為

 

，便于調(diào)節(jié)溶液的pH使鐵元素轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀除去．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

 

～

 

．檢驗Fe³⁺是否沉淀完全的實驗操作是靜置片刻，取少量上層清液，滴加

 

溶液，若不出現(xiàn)血紅色，表明Fe³⁺沉淀完全．
（3）加入Zn粉的作用是除去溶液中的

 

．

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：生產(chǎn)Zn（NO₃）₂?6H₂O晶體，其工藝流程為：冶煉鋅廢渣中的鋅（含有ZnO、FeO、Fe₂O₃、CuO、Al₂O₃等雜質(zhì)），加入硝酸通入空氣酸浸過濾后得到濾液含有Zn²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺（少量）、Cu²⁺、Al³⁺，在“除雜I”步驟中，需再加入適量H₂O₂溶液，目的是將未被氧化的Fe²⁺氧化為Fe³⁺，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）根據(jù)一項化學反應(yīng)速率的因素考慮，從溫度、濃度、增大接觸面積等分析增大反應(yīng)速率；
（2）H₂O₂與Fe²⁺發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成鐵離子；根據(jù)沉淀和pH表分析控制溶液的pH，利用鐵離子與KSCN反應(yīng)出現(xiàn)血紅色來檢驗鐵離子是否存在；
（3）鋅比銅活潑，Zn與溶液中銅離子反應(yīng)，冷卻結(jié)晶得到Zn（NO₃）₂?6H₂O晶體．

解答： 解：生產(chǎn)Zn（NO₃）₂?6H₂O晶體，其工藝流程為：冶煉鋅廢渣中的鋅（含有ZnO、FeO、Fe₂O₃、CuO、Al₂O₃等雜質(zhì)），加入硝酸通入空氣酸浸過濾后得到濾液含有Zn²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺（少量）、Cu²⁺、Al³⁺，在“除雜I”步驟中，需再加入適量H₂O₂溶液，目的是將未被氧化的Fe²⁺氧化為Fe³⁺，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）因適當升高反應(yīng)溫度（或增大硝酸濃度、將鋅廢渣粉碎等）可提高鋅的浸出速率，所以在“酸浸”步驟中，為提高鋅的浸出速率，除通入空氣“攪拌”外，還可采取上述措施，
故答案為：適當升高反應(yīng)溫度（或增大硝酸濃度、將鋅廢渣粉碎等）；
（2））“除雜I”步驟中，需再加入適量H₂O₂溶液，H₂O₂與Fe²⁺反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，則加入適量H₂O₂溶液，目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；由表格中的數(shù)據(jù)可知，氫氧化鋅開始沉淀的pH為5.4，氫氧化鋁完全沉淀的pH為5.2，則為使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，又鐵離子與KSCN反應(yīng)出現(xiàn)血紅色，則靜置片刻，取少量上層清液，滴加KSCN溶液，若不出現(xiàn)血紅色，表明Fe³⁺沉淀完全，
故答案為：Fe³⁺；5.2；5.4；KSCN；
（3）根據(jù)金屬活動順序表可知，鋅比銅活潑，由流程圖及離子沉淀的pH，則加入Zn粉的作用除去溶液中的Cu²⁺，除雜后的溶液加熱濃縮后、冷卻結(jié)晶得到晶體，
故答案為：Cu²⁺．

點評：本題考查晶體的制備及混合物的分離、提純，注意已知信息與所學知識的結(jié)合來分析解答問題，除雜流程及表格數(shù)據(jù)是解答本題的關(guān)鍵，題目難度中等．