Question

6．立德粉是一種白色顏料，可通過(guò)反應(yīng)：ZnSO₄（aq）+BaS（aq）═ZnS↓+BaSO₄↓制得．用含鋅廢料制取立德粉的實(shí)驗(yàn)流程如圖：

（1）配制30%BaS溶液，現(xiàn)有量筒、燒杯及玻璃棒，還缺少的實(shí)驗(yàn)儀器有托盤天平．
（2）加入鋅粉被還原的離子有Fe³⁺、Cu²⁺．
（3）在弱酸性條件下，KMnO₄除Mn²⁺時(shí)發(fā)生的離子反應(yīng)是2MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺．
（4）若所得ZnSO₄酸性較強(qiáng)，可采取的簡(jiǎn)單措施是加少量的鋅粉，攪拌直到溶解．
（5）兩種溶液合成立德粉，還需要經(jīng)過(guò)陳化、過(guò)濾、洗滌、干燥、焙燒、磨粉得成品．
（6）若最后發(fā)現(xiàn)立德粉成品白度不夠，其可能原因是Cu²⁺、Mn²⁺及Fe³⁺沒(méi)有除盡．
（7）某研究性學(xué)習(xí)小組欲從廢電池鋅片 （主要成分為Zn、Fe、C）出發(fā)，先制備純凈的硫酸鋅溶液，再合成立德粉．請(qǐng)補(bǔ)充完整由廢鋅片制備ZnSO₄溶液的實(shí)驗(yàn)步驟[如表列出了幾種離子生成氫氧化物沉淀的pH（開(kāi)始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0mol•L^-1計(jì)算）]．

	開(kāi)始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe3+	1.1	3.2
Fe2+	5.8	8.8
Zn2+	5.9	8.9

實(shí)驗(yàn)中可選用的試劑：30% H₂O₂、3.0mol•L^-1 H₂SO₄、1.0mol•L^-1 NaOH．
實(shí)驗(yàn)步驟依次為：
①用稍過(guò)量3.0 mol•L^-1 H₂SO₄溶解廢鋅皮；
②加入適量30% H₂O₂，使其充分反應(yīng)；
③1.0 mol•L^-1 NaOH，調(diào)節(jié)溶液pH約為5（或3.2≤pH＜5.9），使Fe³⁺沉淀完全；
④過(guò)濾得濾液．

Answer 1

分析 含ZnO廢料含雜質(zhì)CuO、Fe₂O₃、MnO，加入硫酸酸溶后得到溶液中含有ZnSO₄、CuSO₄、Fe₂（SO₄）₃、MnSO₄，過(guò)濾后在濾液中加入高錳酸鉀溶液除錳生成二氧化錳，在濾液中加入氧化鋅或碳酸鋅調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子全部沉淀，過(guò)濾得到濾液為硫酸鋅溶液，和30%BaS溶液混合是反應(yīng)，ZnSO₄（aq）+BaS（aq）═ZnS↓+BaSO₄↓制得
立德粉，
（1）配制30%BaS溶液需要及時(shí)稱量固體質(zhì)量溶解，冷卻轉(zhuǎn)移，洗滌轉(zhuǎn)移，定容等步驟，結(jié)合配制溶液步驟選擇儀器；
（2）分析可知鋅粉還原的是鐵離子和銅離子；
（3）在弱酸性條件下，KMnO₄除Mn²⁺時(shí)發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成二氧化錳；
（4）若所得ZnSO₄酸性較強(qiáng)，加入鋅粉和酸反應(yīng)生成硫酸鋅，不鋅引入新的雜質(zhì)；
（5）兩種溶液合成立德粉生成兩種固體，需要過(guò)濾、洗滌，干燥、焙燒、磨粉等步驟制得成品；
（6）立德粉成品白度不夠，可能是含有有色金屬離子，依據(jù)整個(gè)流程分析可能混入的雜質(zhì)離子；
（7）①?gòu)U電池鋅片 （主要成分為Zn、Fe、C），需用3.0 mol•L^-1 H₂SO₄溶解；
②加入適量30% H₂O₂，把亞鐵離子氧化為鐵離子，便于除去；
③用1.0 mol•L^-1 NaOH，調(diào)節(jié)溶液pH使鐵離子全部沉淀；

解答 解：（1）配制30%BaS溶液需要及時(shí)稱量固體質(zhì)量溶解，攪拌等步驟，配制30%BaS溶液，現(xiàn)有量筒、燒杯及玻璃棒，還缺少的實(shí)驗(yàn)儀器有稱量需要的托盤天平，
故答案為：托盤天平；
（2）含鋅廢料中加入硫酸溶解，加入鋅粉還原溶解生成的鐵離子和銅離子，加入鋅粉被還原的離子有Fe³⁺、Cu²⁺，
故答案為：Fe³⁺、Cu²⁺；
（3）在弱酸性條件下，KMnO₄除Mn²⁺時(shí)發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成二氧化錳，結(jié)合電荷守恒，原子守恒配平書(shū)寫(xiě)離子方程式為：2MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O=5MnO₂↓+4H ⁺，
故答案為：2MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O=5MnO₂↓+4H ⁺；
（4）若所得ZnSO₄酸性較強(qiáng)，可采取的簡(jiǎn)單措施是加少量的鋅粉，攪拌直到溶解，
故答案為：加少量的鋅粉，攪拌直到溶解；
（5）立德粉是一種白色顏料，可通過(guò)反應(yīng)：ZnSO₄（aq）+BaS（aq）═ZnS↓+BaSO₄↓制得，生成的產(chǎn)物需要經(jīng)過(guò)陳化、過(guò)濾、洗滌、干燥、焙燒、磨粉得成品，
故答案為：過(guò)濾、洗滌、干燥．
（6）立德粉成品白度不夠，可能是含有有色金屬離子，流程分析可能混入的雜質(zhì)離子為銅離子、錳離子、鐵離子等有色離子，在除雜過(guò)程中未除凈，
故答案為：Cu²⁺、Mn²⁺及Fe³⁺沒(méi)有除盡
（7）從廢電池鋅片 （主要成分為Zn、Fe、C）出發(fā)，先制備純凈的硫酸鋅溶液，需要除去雜質(zhì)離子，金屬單質(zhì)需要溶于酸后調(diào)節(jié)溶液PH除去，因?yàn)橹苽涞氖橇蛩徜\，所以加入酸溶應(yīng)為硫酸，溶解后過(guò)濾，得到濾液主要是硫酸鋅和硫酸亞鐵，依據(jù)沉淀完全需要的PH，應(yīng)加入氧化劑過(guò)氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，然后調(diào)節(jié) 溶液PH全部沉淀鐵離子，鋅離子不沉淀，達(dá)到除雜目的，實(shí)驗(yàn)步驟為：
①用稍過(guò)量3.0 mol•L^-1 H₂SO₄溶解廢鋅皮，
②加入適量30% H₂O₂，使其充分反應(yīng)，
③1.0 mol•L^-1 NaOH，調(diào)節(jié)溶液pH約為5（或3.2≤pH＜5.9），使Fe³⁺沉淀完全，
故答案為：用稍過(guò)量3.0 mol•L^-1 H₂SO₄溶解廢鋅皮，加入適量30% H₂O₂，使其充分反應(yīng)，1.0 mol•L^-1 NaOH，調(diào)節(jié)溶液pH約為5（或3.2≤pH＜5.9），使Fe³⁺沉淀完全；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備的過(guò)程分析，除雜試劑選擇方法和雜質(zhì)離子的除去步驟分析，主要是物質(zhì)性質(zhì)的理解應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)基本操作的應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．