Question

菱鋅礦的主要成分是ZnCO₃，還含有少量Fe₂O₃、FeO、CuO 等雜志，如圖是以菱鋅礦為原料制取輕質(zhì)ZnO的一種工藝流程，該流程還可以得到兩種副產(chǎn)品--海綿銅和鐵紅．

請(qǐng)結(jié)合下表數(shù)據(jù)，回答問題：

離子	開始沉淀時(shí)的pH	完全沉淀時(shí)的pH
Fe2+	6.3	9.7
Fe3+	1.5	3.2
Zn2+	6.2	8.0

（1）“堆浸”前將菱鋅礦粉粹成細(xì)顆粒，其目的是

 

；
（2）下列試劑中，

 

（填代號(hào)）可作為試劑甲的首選．
A．KMnO₄　     B．Cl₂　      C．H₂O₂　     D．濃硝酸．
根據(jù)所選物質(zhì)寫出與之發(fā)生反應(yīng)的離子方程式

 

（3）除雜質(zhì)鐵步驟中加入氨水的目的是調(diào)節(jié)溶液的pH，其適宜的pH范圍是

 

；調(diào)節(jié)溶液pH時(shí)，除了氨水外，還可以加入下列物質(zhì)中的

 

．
a．Zn　    b．ZnO　   c．Zn（OH）₂　   d．CuO．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：菱鋅礦加入過量廢硫酸，經(jīng)充分反應(yīng)后溶液中存在Fe³⁺、Fe²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺等離子，向?yàn)V液M加入過量鐵粉，Cu²⁺被置換成銅單質(zhì)，通過過濾得到的濾液中含有Fe²⁺、Zn²⁺，為得到Zn₂（OH）₂CO₃，則應(yīng)加入堿以除去雜質(zhì)Fe²⁺，由表中數(shù)據(jù)可知，為防止生成Zn（OH）₂沉淀，應(yīng)先將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，所加入氧化劑一般為過氧化氫，防止引入新雜質(zhì)，然后加入氨水調(diào)節(jié)溶液pH，生成氫氧化鐵沉淀，過濾后在濾液中通入二氧化碳，可生成Zn₂（OH）₂CO₃，經(jīng)焙燒可得到ZnO，以此解答該題．

解答： 解：菱鋅礦加入過量廢硫酸，經(jīng)充分反應(yīng)后溶液中存在Fe³⁺、Fe²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺等離子，向?yàn)V液M加入過量鐵粉，Cu²⁺被置換成銅單質(zhì)，通過過濾得到的濾液中含有Fe²⁺、Zn²⁺，為得到Zn₂（OH）₂CO₃，則應(yīng)加入堿以除去雜質(zhì)Fe²⁺，由表中數(shù)據(jù)可知，為防止生成Zn（OH）₂沉淀，應(yīng)先將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，所加入氧化劑一般為過氧化氫，防止引入新雜質(zhì)，然后加入氨水調(diào)節(jié)溶液pH，生成氫氧化鐵沉淀，過濾后在濾液中通入二氧化碳，可生成Zn₂（OH）₂CO₃，經(jīng)焙燒可得到ZnO，
（1）為了加快反應(yīng)速率，增大固液接觸面積，在“溶解”前將氧化鋅粗品粉碎成細(xì)顆粒，故答案為：增大固液接觸面積，加快溶解時(shí)的反應(yīng)速率；
（2）將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，所加入氧化劑一般為過氧化氫，防止引入新雜質(zhì)，反應(yīng)的離子方程式為H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：C；H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）鐵離子開始沉淀的pH為2.7，完全沉淀時(shí)的pH為3.2，鋅離子開始沉淀的pH為6.2，所以除去鐵離子且不影響鋅離子的pH范圍為3.2～6.2，除了氨水外，還可加入ZnO、Zn（OH）₂等，
故答案為：3.2～6.2；bc．

點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生對(duì)工藝流程的理解、閱讀獲取信息能力、對(duì)操作步驟的分析評(píng)價(jià)、物質(zhì)的分離提純、氧化學(xué)計(jì)算等，是對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用與能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與綜合運(yùn)用知識(shí)、信息進(jìn)行解決問題的能力．