Question

2．可以利用氧化鋅粗品（含有Fe₂O₃、FeO、CuO）為原料制備純凈的氧化鋅，其化學工藝流程如圖1：
按要求回答下列問題：
（1）加雙氧水主要作用是氧化溶液中的Fe²⁺，該反應的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（2）調節(jié)pH主要是使溶液中的Fe³⁺生成沉淀而被除去，溶液pH對除Fe效率影響如圖2所示．則除Fe³⁺時應控制溶液的pH為c（填序號）．
a．3.5～4.0      b．2.5～3.5   c．1.5～2.5      d．0.5～1.5
（3）固體b為Cu、Zn（填化學式），固體c為堿式碳酸鋅，鍛燒固體c的化學方程式為Zn₂（OH）₂CO₃ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2ZnO+H₂O+CO₂↑．
（4）工業(yè)上也可以將氧化鋅粗品采用堿溶的方法，將氧化鋅轉化為Na₂[Zn（OH）₄]溶液，然后電解該溶液制取鋅，以石墨為電極電解時，陰極的電極反應式為[Zn（OH）₄]^2-+2e^-=Zn+4OH^-，當生成1mol鋅時，陽極上生成氣體在標準狀況下的體積為11.2L．“紙質電池”的紙片內充入的是水和氧化鋅組成的電解液，紙的一邊鍍鋅另一邊鍍二氧化錳，電池總反應為Zn+2MnO₂+H₂O=ZnO+2MnO（OH），該電池的負極反應式為Zn+H₂O-2e^-=ZnO+2H⁺．

Answer 1

分析 氧化鋅粗品（含有Fe₂O₃、FeO、CuO）加入硫酸溶解得到溶液中含有FeSO₄、Fe₂（SO₄）₃、CuSO₄、ZnSO₄，加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，調節(jié)溶液PH使鐵離子全部沉淀，過濾得到濾液中加入過量的Zn，把銅離子還原為Cu，過濾，固體b為Cu和剩余的Zn，溶液D主要含有ZnSO₄，在溶液D中加入碳酸鈉生成Zn₂（OH）₂CO₃，過濾，煅燒Zn₂（OH）₂CO₃ 生成ZnO，
（1）H₂O₂在酸性溶液中氧化Fe²⁺為鐵離子；
（2）分析圖表數據使鐵離子沉淀；
（3）根據流程分析判斷b的成分；堿式碳酸鋅高溫下分解生成ZnO、二氧化碳和水；
（4）電解時，[Zn（OH）₄]^2-在陰極得電子生成Zn；陽極氫氧根離子失電子生成氧氣，根據電子守恒計算氧氣的體積；已知電池總反應為Zn+2MnO₂+H₂O=ZnO+2MnO（OH），則Zn在負極失電子生成ZnO．

解答 解：氧化鋅粗品（含有Fe₂O₃、FeO、CuO）加入硫酸溶解得到溶液中含有FeSO₄、Fe₂（SO₄）₃、CuSO₄、ZnSO₄，加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，調節(jié)溶液PH使鐵離子全部沉淀，過濾得到濾液中加入過量的Zn，把銅離子還原為Cu，過濾，固體b為Cu和剩余的Zn，溶液D主要含有ZnSO₄，在溶液D中加入碳酸鈉生成Zn₂（OH）₂CO₃，過濾，煅燒Zn₂（OH）₂CO₃ 生成ZnO，
（1）H₂O₂在酸性溶液中氧化Fe²⁺為鐵離子，反應的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（2）分析圖表數據使鐵離子沉淀完全，調節(jié)溶液PH在2左右，即pH為1.5～2.5，故答案為：c；
（3）由流程分析可知b的成分為Cu、Zn；堿式碳酸鋅高溫下分解生成ZnO、二氧化碳和水，其反應的方程式為：Zn₂（OH）₂CO₃ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2ZnO+H₂O+CO₂↑；
故答案為：Cu、Zn；Zn₂（OH）₂CO₃ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2ZnO+H₂O+CO₂↑；
（4）電解時，[Zn（OH）₄]^2-在陰極得電子生成Zn，其陰極的電極方程式為：[Zn（OH）₄]^2-+2e^-=Zn+4OH^-；陽極氫氧根離子失電子生成氧氣，陽極的電極方程式為：4OH^--4e^-═H₂O+O₂↑，可以得到關系式：Zn～2e^-～$\frac{1}{2}$O₂，生成1mol鋅時，生成的O₂為0.5mol，即11.2L；已知電池總反應為Zn+2MnO₂+H₂O=ZnO+2MnO（OH），則Zn在負極失電子生成ZnO，其負極的電極方程式為：Zn+H₂O-2e^-=ZnO+2H⁺；
故答案為：[Zn（OH）₄]^2-+2e^-=Zn+4OH^-；11.2；Zn+H₂O-2e^-=ZnO+2H⁺．

點評 本題考查了物質分離的方法和提純過程分析判斷、試劑選擇和除雜的溶液pH分析判斷、原電池原理和電解池原理的應用等；題目涉及的知識點較多，注意把握原電池原理和電解池原理以及電極方程式的書寫方法，題目難度中等．