Question

10．ZnCl₂是重要的工業(yè)原料，在電化學(xué)、冶金、印染等領(lǐng)域用途廣泛，以某廠排放的廢酸液（主要成分為鹽酸，含F(xiàn)e²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、H₃AsO₄等雜質(zhì)）和鋅蓄電池廢渣（主要成分為ZnO、Zn）為原料制備ZnCl₂的流程如圖所示：

已知：①25℃時，K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38；K_sp[Zn（OH）₂]=1.2×10^-17；K_sp[Ni（OH）₂]=2.0×10^-15；
②溶液中的離子濃度小于等于10^-5 mol•L^-1時，認(rèn)為該離子沉淀完全．
請問答下列問題：
（1）在元素周期表中，砷（As）元索與氮元素同主族且處于第4 周期，則砷元素的最簡單氫化物的分子式為AsH₃；其最高價氧化物對應(yīng)水化物的化學(xué)式為H₃AsO₄．
（2）“浸出”過程中主要生成兩種單質(zhì)，其化學(xué)式為Cu、H₂．
（3）控制溫度為75℃左右，向濾液1中加入H₂O₂，生成FeAsO₄的離子方程式為3H₂O₂+2H₃AsO₄+2Fe²⁺=2FeAsO₄↓+6H₂O+4H⁺．    此過程中，所加入H₂O₂的量需適當(dāng)大于理論值，原因為H₂O₂受熱分解造成損失．
（4）蒸發(fā)濾液3制備ZnCl₂時，需不斷通入HC1的理由為抑制Zn²⁺水解，使產(chǎn)品更純凈．
（5）25℃時，向濃度為1.0mol•L^-1的Fe³⁺、Zn²⁺、Ni²⁺的混合溶液中滴加NaOH溶液，當(dāng)Fe³⁺恰好沉淀完全時，所得溶液中c（Zn²⁺）：c（Ni²⁺）=1：1．．

Answer 1

分析 鋅蓄電池廢渣加入廢酸液充分浸出，濾渣1中含有銅，且生成氫氣，濾液1中含有Fe²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺、H₃AsO₄等，加入過氧化氫和ZnO，生成FeAsO₄、Fe（OH）₃等，濾液2中含有Zn²⁺、Ni²⁺，加入Zn置換出Ni，濾液3中主演含有ZnCl₂，可不斷通入HC1，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可得到ZnCl₂，以此解答該題．

解答 解：（1）砷（As）元索與氮元素同主族且處于第4 周期，則最外層有5個電子，最低化合價為-3價，最高正價為+5價，則對應(yīng)的氫化物為AsH₃，最高價氧化物的水化物為H₃AsO₄，故答案為：AsH₃；H₃AsO₄；
（2）“浸出”過程中主要生成兩種單質(zhì)，分別為銅、氫氣，其化學(xué)式為Cu、H₂，故答案為：Cu、H₂；
（3）過氧化氫具有強(qiáng)氧化性，可氧化亞鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為3H₂O₂+2H₃AsO₄+2Fe²⁺=2FeAsO₄↓+6H₂O+4H⁺，因H₂O₂受熱分解造成損失，則所加入H₂O₂的量需適當(dāng)大于理論值，
故答案為：3H₂O₂+2H₃AsO₄+2Fe²⁺=2FeAsO₄↓+6H₂O+4H⁺；H₂O₂受熱分解造成損失；
（4）蒸發(fā)濾液3制備ZnCl₂時，需不斷通入HC1，可抑制Zn²⁺水解，使產(chǎn)品更純凈，故答案為：抑制Zn²⁺水解，使產(chǎn)品更純凈；
（5）向濃度為1.0mol•L^-1的Fe³⁺、Zn²⁺、Ni²⁺的混合溶液中滴加NaOH溶液，當(dāng)Fe³⁺恰好沉淀完全時，c（OH^-）=$\root{3}{\frac{4.0×1{0}^{-38}}{1×1{0}^{-5}}}$=1.6×10^-11mol/L，由K_sp[Zn（OH）₂]=1.2×10^-17；K_sp[Ni（OH）₂]=2.0×10^-15可知此時沒有生成Zn（OH）₂、Ni（OH）₂沉淀，則Zn²⁺、Ni²⁺的濃度比值為1：1，
故答案為：1：1．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)制備實驗，為高頻考點(diǎn)，把握制備實驗流程中的反應(yīng)、混合物分離提純方法為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，注意（5）中溶度積的相關(guān)計算為易錯點(diǎn)，題目難度中等．