Question

6．ZnO是電鍍、涂料、有機合成等化學工業(yè)的重要原料．某課題組設計由含鋅工業(yè)廢料（含F(xiàn)e、Cu、Mn等雜質(zhì)）生產(chǎn)ZnO的工藝流程如下：

已知：黃鈉鐵礬在pH為1.5，溫度為90℃時完全沉淀，且易于過濾．2Cu+O₂+2H₂SO₄═2CuSO₄+2H₂O
（1）步驟①的浸取液里除含有Zn²⁺、Mn²⁺外，含有的金屬離子有Fe³⁺，Cu²⁺，所加試劑X為Na₂SO₄和H₂SO₄的混合液；
（2）步驟②可進一步氧化除鐵，還氧化除去了Mn²⁺，試寫出相應的除去Mn²⁺的離子方程式Mn²⁺+H₂O₂+H₂O═MnO（OH）₂↓+2H⁺，步驟③加入的試劑是Zn，整個工藝流程中可以循環(huán)使用的試劑是Na₂SO₄；
（3）步驟⑤中檢驗沉淀是否洗滌干凈的操作方法是取最后一次洗滌濾液1～2mL于試管中，向其中滴加BaCl₂溶液，若無白色沉淀生成，則表明已洗滌干凈；
（4）步驟④碳化實際得到的是一種堿式碳酸鋅[ZnCO₃•xZn（OH）₂•yH₂O]，取該樣品6.82g，充分灼燒后測得殘留物質(zhì)量為4.86g，將所得氣體通入足量澄清石灰水中，得到2.00g沉淀，則此堿式碳酸鋅的化學式是ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O或Zn₃（OH）₄CO₃•H₂O．

Answer 1

分析 鐵、銅、錳能與鹽酸反應生成Fe²⁺、Zn²⁺、Mn²⁺；Mn²⁺可與雙氧水反應生成MnO（OH）₂↓；鋅能與銅離子反應生成銅單質(zhì)；硫酸鋅能與碳酸鈉反應生成硫酸鈉和碳酸鋅，碳酸鋅受熱分解生成氧化鋅和水．
（1）鐵、銅、錳能與鹽酸反應生成Fe²⁺、Zn²⁺、Mn²⁺；
（2）Mn²⁺可與雙氧水反應生成MnO（OH）₂↓；鋅能與銅離子反應生成銅單質(zhì)；硫酸鋅能與碳酸鈉反應生成硫酸鈉和碳酸鋅；
（3）滴加BaCl₂溶液，若無白色沉淀生成，則表明已洗滌干凈；
（4）堿式碳酸鋅6.82 g，充分灼燒后測得殘留物質(zhì)為氧化鋅，質(zhì)量為4.86 g，鋅的質(zhì)量為3.9g．將所得氣體是二氧化碳，沉淀碳酸鈣是2.0 g，物質(zhì)的量為0.02mol．碳酸根的物質(zhì)的量為0.02mol．根據(jù)電荷守恒得氫氧根的物質(zhì)的量為X=0.08mol．由堿式碳酸鋅6.82 g減去鋅的質(zhì)量，碳酸根和氫氧根的質(zhì)量，剩下的就為水的質(zhì)量．

解答 解：（1）鐵、銅、錳能與鹽酸反應生成Fe²⁺、Zn²⁺、Mn²⁺，F(xiàn)e²⁺能被氧化為Fe³⁺，浸取液課得到黃鈉鐵釩，說明X為Na₂SO₄和H₂SO₄的混合液，
故答案為：Fe³⁺；Cu²⁺；H₂SO₄；
（2）Mn²⁺可與雙氧水反應生成MnO（OH）₂↓，離子方程式：Mn²⁺+H₂O₂+H₂O═MnO（OH）₂↓+2H⁺；鋅能與銅離子反應生成銅單質(zhì)；硫酸鋅能與碳酸鈉反應生成硫酸鈉和碳酸鋅，Na₂SO₄可以循環(huán)使用，
故答案為：Mn²⁺+H₂O₂+H₂O═MnO（OH）₂↓+2H⁺；Zn；Na₂SO₄；
（3）取最后一次洗滌濾液滴加BaCl₂溶液，若無白色沉淀生成，則表明已洗滌干凈，
故答案為：取最后一次洗滌濾液1～2mL于試管中，向其中滴加BaCl₂溶液，若無白色沉淀生成，則表明已洗滌干凈；
（4）堿式碳酸鋅6.82 g，充分灼燒后測得殘留物質(zhì)為氧化鋅，質(zhì)量為4.86 g，物質(zhì)的量為$\frac{4.86g}{81g/mol}$=0.06mol，鋅的質(zhì)量為3.9g．將所得氣體是二氧化碳，沉淀碳酸鈣是2.0 g，物質(zhì)的量為0.02mol．碳酸根的物質(zhì)的量為0.02mol．
根據(jù)電荷守恒0.06mol×2=0.02mol×2+X
得氫氧根的物質(zhì)的量為X=0.08mol．
由堿式碳酸鋅6.82 g減去鋅的質(zhì)量，碳酸根和氫氧根的質(zhì)量，剩下的就為水的質(zhì)量：6.82-3.9-0.02×60-0.08×17=0.36g，物質(zhì)的量為0.02mol．
故堿式碳酸鋅的組成ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O 或Zn₃（OH）₄CO₃•H₂O，
故答案為：ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O或Zn₃（OH）₄CO₃•H₂O．

點評 本題考查制備實驗方案的設計，涉及為高考不變的一個題型，每年高考必考，是熱點題型、也是高考難點之一．本題主要考查了氧化還原反應和離子反應方程式的書寫、化學式的判斷，難度中等．