Question

5．工業(yè)上常回收冶煉鋅廢渣中的鋅（含有ZnO、FeO、Fe₂O₃、CuO、Al₂O₃等雜質，并用來生產(chǎn)ZnSO₄•6H₂O晶體，其工藝流程如下，有關氫氧化物沉淀時的 pH 如下表．

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

（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．
（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⁺．為使 Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀完全，而Zn（OH）₂不沉淀，應控制溶液的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是AD．
A．ZnO         B．氨水         C．固體NaOH           D．ZnCO₃
（3）常溫下，已知 Ksp[Zn（OH）₂]=5×10^-17，某 ZnSO₄溶液里c（Zn²⁺）=0.5mol/L，如果要生成Zn（OH）₂沉淀，則應調整溶液 pH 大于6．
（4）當向含相同濃度Cu²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺的溶液中滴加某濃度的NaOH溶液時，F(xiàn)e³⁺（填離子符號）先沉淀，Ksp[Fe（OH）₂]＞Ksp[Cu（OH）₂]（填“＞”、“=”或“＜”）

Answer 1

分析 冶煉鋅廢渣中的鋅（含有ZnO、FeO、Fe₂O₃、CuO、Al₂O₃等雜質），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，通過調節(jié)溶液PH除去鐵離子、鋁離子而氫氧化鋅不沉淀，結合圖表數(shù)據(jù)判斷需要的PH和試劑，注意加入物質能調節(jié)溶液PH，不能引入新的雜質；
（3）依據(jù)沉淀的溶度積計算；
（4）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可知，開始沉淀的pH，加入氫氧化鈉溶液時，pH值小的先沉淀．

解答 解：冶煉鋅廢渣中的鋅（含有ZnO、FeO、Fe₂O₃、CuO、Al₂O₃等雜質），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，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；
故答案為：將Fe²⁺完全氧化為Fe³⁺；5.2～5.4；AD；
（3）常溫下，已知K_sp〔Zn（OH）₂〕=5×10^-17，某ZnSO₄溶液里c（Zn²⁺）=0.5mol•L^-1，如果要生成Zn（OH）₂沉淀，Q≥Ksp，K_sp〔Zn（OH）₂〕=c（Zn²⁺）×c²（OH^-）=5×10^-17，c（OH^-）=$\sqrt{\frac{Ksp}{c（Zn{\;}^{2+}）}}$=$\sqrt{\frac{5×10{\;}^{-17}}{0.5}}$=10^-8mol/L，c（H⁺）=10^-6mol/L，PH=6，則應調整溶液pH大于6；
故答案為：6；
（4）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可知，開始沉淀的 pH，加入氫氧化鈉溶液時，pH值小的先沉淀，所以Fe³⁺先沉淀，開始沉淀的 pH值，F(xiàn)e（OH）₂的大于Cu（OH）₂的，所以Ksp[Fe（OH）₂]＞Ksp[Cu（OH）₂]，
故答案為：Fe³⁺；＞．

點評 本題考查了物質分離實驗過程和分離原理的理解應用，除雜試劑選擇和提純物質方法，沉淀溶解平衡的計算應用，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．