Question

【題目】活性氧化鋅在橡膠、化工、涂料、陶瓷、醫(yī)藥、電子等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，下圖是以含鋅銅煙塵（火法煉銅的副產(chǎn)品，主要成分是ZnO、CuO和FeO）制備活性氧化鋅的工藝流程：

已知：含鋅銅煙塵經(jīng)過預(yù)處理后的主要成分是ZnO，還含有少量的CuO和Fe2O3。

（1） 溶解池中待固體全部溶解后，加入鋅粉的作用有：

① 將Fe3＋還原為Fe2＋；

② ____________；

③ 調(diào)節(jié)溶液的pH。

（2） 檢驗(yàn)溶解池中Fe3＋已全部被還原為Fe2＋的實(shí)驗(yàn)方法是________________。

（3） 反應(yīng)池中的溫度控制在90～95 ℃，沉淀B為氫氧化物，反應(yīng)池中所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________________。

（4） 沉淀池中得到的沉淀化學(xué)式可以表示為aZnCO3·bZn（OH）2·cH2O（a、b、c均為整數(shù)）。某�；瘜W(xué)興趣小組的同學(xué)為了確定其組成，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：稱取3.59 g沉淀進(jìn)行焙燒，將焙燒過程中產(chǎn)生的氣體依次通過足量的濃硫酸和堿石灰，它們分別增重0.72 g和0.44 g。通過計(jì)算確定該沉淀的組成。（寫出計(jì)算過程）

Answer 1

【答案】

（1） 除去Cu2＋；

（2） 取樣，加入幾滴KSCN溶液，若溶液不出現(xiàn)紅色，則Fe3＋已經(jīng)全部被還原；

（3） 2Fe2＋＋H2O2＋4H2O===2Fe（OH）3↓＋4H＋；

（4） 沉淀焙燒最終得到ZnO、CO2、H2O三種物質(zhì)

m（ZnO）＝3.59 g－0.72 g－0.44 g＝2.43 g

n（ZnO）＝2.43 g÷81 g·mol－1＝0.03 mol

n（CO2）＝0.44 g÷44 g·mol－1＝0.01 mol

n（H2O）＝0.72 g÷18 g·mol－1＝0.04 mol

（a＋b）∶a＝0.03∶0.01 a∶（b＋c）＝0.01∶0.04 a∶b∶c＝1∶2∶2

故沉淀的組成為ZnCO3·2Zn（OH）2·2H2O。

【解析】

試題分析：含鋅銅煙塵主要成分是ZnO、CuO和FeO，含鋅銅煙塵經(jīng)過預(yù)處理后的主要成分是ZnO，還含有少量的CuO和Fe2O3，根據(jù)物質(zhì)成分差別知，預(yù)處理過程中FeO被氧化生成Fe2O3，向混合物中加入稀硫酸、鋅粉，發(fā)生反應(yīng)CuO+H2SO4=CuSO4+H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O、ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O、CuSO4+Zn=Cu+ZnSO4、Fe2（SO4）3+Zn=2FeSO4+ZnSO4，分離難溶性固體和溶液采用過濾方法，所以操作a為過濾，濾渣A為Cu，向反應(yīng)池中加入雙氧水，反應(yīng)池中的溫度控制在90～95℃，反應(yīng)池中所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：2Fe2++H2O2+4H2O═2Fe（OH）3↓+4H+，然后過濾得到沉淀B為2Fe（OH）3，向沉淀池中加入碳酸氫銨，得到aZnCO3bZn（OH）2cH2O沉淀，然后過濾得到沉淀和濾液A，將沉淀焙燒得到ZnO；將濾液A蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾得到硫酸銨晶體。

（1）Zn的活潑性大于Cu，所以Zn置換出Cu而除去Cu2+，故答案為：除去Cu2+；

（2）鐵離子用KSCN檢驗(yàn)，其檢驗(yàn)方法為：取樣，加入幾滴KSCN溶液，若溶液不出現(xiàn)紅色，則Fe3+已經(jīng)全部被還原，故答案為：取樣，加入幾滴KSCN溶液，若溶液不出現(xiàn)紅色，則Fe3+已經(jīng)全部被還原；

（3）根據(jù)分析可知，反應(yīng)池中所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：2Fe2++H2O2+4H2O═2Fe（OH）3↓+4H+，故答案為：2Fe2++H2O2+4H2O═2Fe（OH）3↓+4H+；

（4）濃硫酸吸收H2O、堿石灰吸收CO2，n（H2O）==0.04mol、n（CO2）==0.01mol，剩余固體為ZnO，n（ZnO）==0.03mol，根據(jù)原子守恒得（a+b）：a：（b+c）=0.03mol：0.01mol：0.04mol=3：1：4，則a：b：c=1：2：2，所以沉淀的組成為ZnCO32Zn（OH）22H2O，答：沉淀的組成為ZnCO32Zn（OH）22H2O。