Question

2．氧化鋅為白色粉末，可用于濕疹、癬等皮膚病的治療．純化工業(yè)級氧化鋅（含F(xiàn)e²⁺、Mn²⁺、Ni²⁺等雜質）的流程如圖：


提示：在本實驗條件下，Mn²⁺被氧化為MnO₂；Ni²⁺不能被氧化；
高錳酸鉀的還原產物是MnO₂；反應④中產物的成分可能是ZnCO₃•xZn（OH）₂；
回答下列問題：
（1）反應②中除掉的雜質離子是Fe²⁺和Mn²⁺．
（2）反應③的反應類型為置換反應，過濾得到的濾渣中，除了過量的鋅外還有鎳（Ni）．
（3）Mn²⁺發(fā)生反應的離子方程式為2MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺，在加高錳酸鉀溶液前，若pH較低，對除雜的影響是鐵離子和錳離子不能生成沉淀，從而無法除去鐵和錳雜質．
（4）反應④形成的沉淀要用水洗，檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法是取最后一次少量水洗液于試管中，滴入1～2滴稀鹽酸，再滴入氯化鋇溶液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經洗滌干凈．
（5）反應④中產物的成分可能是ZnCO₃•xZn（OH）₂，取干燥后的濾餅11.2g，煅燒后可得到產品8.1g，則x等于1．

Answer 1

分析 純化工業(yè)級氧化鋅和稀硫酸反應導致溶液中存在Fe²⁺、Mn²⁺、Zn²⁺和Ni²⁺，向浸出液中加入適量高錳酸鉀溶液并調節(jié)溶液的pH約為5，Ni（Ⅱ）不能被氧化，F(xiàn)e²⁺、Mn²⁺被氧化而被除去，同時溶液中有MnO₂生成，過濾后，向濾液中加入Zn過濾，Zn和Ni²⁺發(fā)生氧化還原反應生成Ni，溶液中存在Zn²⁺，向濾液中加入碳酸鈉溶液，生成ZnCO₃•xZn（OH）₂沉淀，煅燒碳酸鋅沉淀生成ZnO，
（1）根據題意，Ni（Ⅱ）不能被氧化，反應②中除掉的雜質離子是Fe²⁺和Mn²⁺；
（2）反應③中加入Zn后，由于Zn比Ni活潑，可置換出Ni，以達到除Ni的目的；
（3）加高錳酸鉀溶液前，若pH較低，鐵離子和錳離子不能生成沉淀，從而無法除去鐵和錳雜質；
（4）檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法是最后一次洗滌液，檢驗表面是否含有硫酸根離子；
（5）根據關系式ZnCO₃•xZn（OH）₂～（x+1）ZnO來計算．

解答 解：（1）純化工業(yè)級氧化鋅和稀硫酸反應導致溶液中存在Fe²⁺、Mn²⁺、Zn²⁺和Ni²⁺，向浸出液中加入適量高錳酸鉀溶液并調節(jié)溶液的pH約為5，Ni（Ⅱ）不能被氧化，F(xiàn)e²⁺、Mn²⁺被氧化而被除去，故答案為：Fe²⁺和Mn²⁺；
（2）反應③中加入Zn后，由于Zn比Ni活潑，可置換出Ni，以達到除Ni的目的，反應方程式為：Zn+Ni²⁺═Ni+Zn²⁺，此反應為置換反應，如果鋅過量則在濾渣中會有多余的鋅，
故答案為：置換反應；  鎳（Ni）；             
（3）在本實驗條件下，Mn²⁺被氧化為MnO₂，反應②中除掉的雜質離子是Fe²⁺和Mn²⁺，發(fā)生的離子方程式為MnO₄^-+3Fe²⁺+7H₂O=3Fe（OH）₃↓+MnO₂↓+5H⁺、2MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺；加高錳酸鉀溶液前，若pH較低，鐵離子和錳離子不能生成沉淀，從而無法除去鐵和錳雜質；
故答案為：2MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺；鐵離子和錳離子不能生成沉淀，從而無法除去鐵和錳雜質；
（4）由于溶液中硫酸根離子屬于雜質離子，因此可以檢驗測定洗滌液中是否存在硫酸根離子，操作為：取最后一次少量水洗液于試管中，滴入1～2滴稀鹽酸，再滴入氯化鋇溶液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經洗滌干凈，
故答案為：取最后一次少量水洗液于試管中，滴入1～2滴稀鹽酸，再滴入氯化鋇溶液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經洗滌干凈；
（5）ZnCO₃•xZn（OH）₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$（x+1）ZnO+xH₂O↑+CO₂↑
       125+99x                                （x+1）×81
         11.2                                         8.1
$\frac{125+99x}{11.2}$=$\frac{（x+1）×81}{8.1}$，
 x=1，
故答案為：1．

點評 本題綜合考查混合物的分離和提純，為高頻考點，側重考查學生分析問題、解答問題能力，明確流程圖中各個步驟發(fā)生的反應及溶液中存在的微粒，知道常見離子的檢驗方法及實驗現(xiàn)象，題目難度中等．