Question

【題目】鋅灰是煉鋅廠的煙道灰，含ZnO 35%以上，還含有少量的氧化錳(MnO)、氧化銅、 鐵的氧化物和不溶于酸的雜質(zhì)，工業(yè)上常用酸浸法回收 ZnSO4·7H2O。已知 ZnSO4·7H2O 晶體易溶于水，難溶于酒精，某興趣小組實(shí)驗(yàn)室模擬回收 ZnSO4·7H2O 晶體，流程如下：

請(qǐng)回答：

(1)分析步驟 II 中的操作和原理， 回答下列問(wèn)題：

①結(jié)合表 1、 2，分析選擇的 pH 及溫度分別是______________________， 其中， 可以采用加入_________________________來(lái)調(diào)節(jié) pH ；

表1 pH對(duì)ZnSO4.7H2O 回收量及純度的影響

pH	ZnSO4.7H2O 回收量（g）	產(chǎn)品中Fe的含量%	產(chǎn)品中其他重金屬含量%
1	114.32	0.750	0.059
2	114.4	0.086	0.056
3	113.68	0.034	0.054
4	113.60	0.010	0.050
5	112.43	0.010	0.050

表2 溫度對(duì)ZnSO4.7H2O 回收量及純度的影響

溫度 (℃)	ZnSO4.7H2O 回收量（g）	產(chǎn)品中F的含量%	產(chǎn)品中其他重金屬含量%
20	111.45	0.011	0.052
40	112.89	0.010	0.051
60	113.30	0.010	0.050
80	113.80	0.010	0.050
90	114.40	0.091	0.048

②酸性 KMnO4 溶液將溶液中的 Fe2+氧化，生成兩種沉淀；同時(shí)，過(guò)量的高錳酸鉀在微酸性的條件能自動(dòng)分解生成MnO2 沉淀。試寫(xiě)出在該環(huán)境下，KMnO4 溶液氧化 Fe2+的離子反應(yīng)方程式_________________________________________。 若用稀硝酸做氧化劑，除了產(chǎn)物中可能含有 Zn(NO3)2 外，還可能的缺點(diǎn)是：_________________________；

(2)分析整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，回答下列問(wèn)題：

①濾渣 B 的主要成分為___________________________；

②如何檢驗(yàn)濾液B中是否含有鐵元素_____________________________________；

③寫(xiě)出生成濾渣C的離子方程式__________________________________________；

(3)為測(cè)定 ZnSO4·7H2O 晶體的純度，可用 K4Fe(CN)6 標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行滴定。主要原理如下：2K4Fe(CN)6+ 3ZnSO4= K2Zn3[Fe(CN)6]2↓+ 3K2SO4

準(zhǔn)確稱(chēng)取 5.000g ZnSO4·7H2O 晶體，用蒸餾水溶解并定容至 250mL，準(zhǔn)確移取該溶液 25.00mL至錐形瓶中，用 0.0500mol/L K4Fe(CN)6 溶液進(jìn)行滴定，所得數(shù)據(jù)如下表：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	滴定前讀數(shù)/mL	滴定后讀數(shù)/mL
1	0.10	19.92
2	1.34	21.12
3	0.00	20.10

則 ZnSO4·7H2O 晶體的純度是_______________(以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位)。

Answer 1

【答案】4，60oC ZnO MnO4- + 3Fe2+ + 7H2O = MnO2↓+ 3Fe(OH)3↓+ 5H+ 產(chǎn)生氮氧化合物污染環(huán)境 氫氧化鐵、二氧化錳 在試管中取少量濾液B,滴加2滴KSCN溶液，若溶液變紅則有鐵元素，不變紅則無(wú)鐵元素 Zn + Cu2+ == Zn2+ + Cu 85.24%

【解析】

(1)①?gòu)谋?/span>1可以看出，pH=4時(shí)，雜質(zhì)含量最少，且ZnSO4.7H2O 回收量相對(duì)較多；溫度60℃時(shí)，總體看，雜質(zhì)含量最少，且ZnSO4.7H2O 回收量相對(duì)較多；從不引入雜質(zhì)的角度考慮，可以采用加入ZnO來(lái)調(diào)節(jié)pH；

②由題意知，KMnO4 溶液氧化Fe2+，生成MnO2和Fe(OH)3。若用稀硝酸做氧化劑，除了產(chǎn)物中可能含有 Zn(NO3)2 外，還可能的缺點(diǎn)是：硝酸被還原，生成氮的氧化物；

(2)①濾渣 B 的主要成分為MnO2和Fe(OH)3；

②濾液B中如果含有鐵元素，則為Fe3+，所以應(yīng)使用KSCN溶液；

③用Zn處理的是Cu2+，所以生成濾渣C應(yīng)為Cu；

(3)從表中數(shù)據(jù)看，實(shí)驗(yàn)3的數(shù)據(jù)為失真數(shù)據(jù)，前兩次實(shí)驗(yàn)中，K4Fe(CN)6 溶液的體積平均為19.8mL。設(shè)樣品中含ZnSO4·7H2O晶體的純度為x

(1)①?gòu)谋?/span>1可以看出，pH=4時(shí)，雜質(zhì)含量最少，且ZnSO4.7H2O 回收量相對(duì)較多；溫度60℃時(shí)，總體看，雜質(zhì)含量最少，且ZnSO4.7H2O 回收量相對(duì)較多；從不引入雜質(zhì)的角度考慮，可以采用加入ZnO來(lái)調(diào)節(jié)pH；答案為：4，60oC；ZnO；

②由題意知，KMnO4 溶液氧化Fe2+，生成MnO2和Fe(OH)3，然后利用電子守恒、質(zhì)量守恒進(jìn)行配平，即得MnO4- + 3Fe2+ + 7H2O = MnO2↓+ 3Fe(OH)3↓+ 5H+。若用稀硝酸做氧化劑，除了產(chǎn)物中可能含有 Zn(NO3)2 外，還可能的缺點(diǎn)是：硝酸被還原，生成氮的氧化物；答案為：MnO4- + 3Fe2+ + 7H2O = MnO2↓+ 3Fe(OH)3↓+ 5H+；產(chǎn)生氮氧化合物污染環(huán)境；

(2)①濾渣 B 的主要成分為MnO2和Fe(OH)3；答案為：氫氧化鐵、二氧化錳；

②濾液B中如果含有鐵元素，則為Fe3+，所以應(yīng)使用KSCN溶液；答案為：在試管中取少量濾液B，滴加2滴KSCN溶液，若溶液變紅則有鐵元素，不變紅則無(wú)鐵元素；

③用Zn處理的是Cu2+，所以生成濾渣C應(yīng)為Cu，反應(yīng)的離子方程式為Zn + Cu2+ == Zn2+ + Cu；答案為：Zn + Cu2+ == Zn2+ + Cu；

(3)從表中數(shù)據(jù)看，實(shí)驗(yàn)3的數(shù)據(jù)為失真數(shù)據(jù)，前兩次實(shí)驗(yàn)中，K4Fe(CN)6 溶液的體積平均為19.8mL。設(shè)樣品中含ZnSO4·7H2O晶體的純度為x

。答案為：85.24%。