Question

【题目】ZnO在医药、石化等领域有广泛的用途。研究小组用某闪锌矿(主要成分ZnS，含有FeS、SiO2、MnCO3等杂质)制备氧化锌和硫单质，设计如下流程：

请回答下列问题：

(1)滤渣1的化学式为_______，任写一种该物质的用途：_______________。

(2)沉淀X的化学式为______________。

(3)“转化Ⅱ”中主要反应的离子方程式为___________________________。

(4)若Ksp(ZnCO3)=1.5×10﹣10，溶液中离子浓度≤1.0×10﹣5molL﹣1时，认为该离子沉淀完全。则欲使1Lc(Zn2+)=1.5molL﹣1溶液中Zn2+沉淀完全，需加入等体积的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为_______________________molL﹣1 (写出精确计算结果，溶液混合时体积变化忽略不计)。

(5)“一系列操作”包括过滤、洗涤、干燥。过滤所用的玻璃仪器有______；洗涤沉淀的操作为__________________。

Answer 1

【答案】 SiO2 制玻璃、光导纤维 Fe(OH)3 MnO4﹣+3Fe2++7H2O= MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+ 3Mn2+ + 2MnO4- + 2H2O = 5MnO2↓+ 4H+ 1.5+3×10﹣5 烧杯、漏斗及玻璃棒 向过滤器中加入蒸馏水浸没沉淀，待蒸馏水流下后，重复操作2～3次

【解析】分析：闪锌矿进行酸溶，只有二氧化硅不溶于酸，变为滤渣，碳酸锰与酸反应生成二氧化碳气体，硫化锌、硫化亚铁与酸反应生成硫化氢气体，滤液为硫酸锌、硫酸锰、硫酸亚铁等；硫化氢被氧气氧化为硫；滤液1调节溶液的pH后，用酸性高锰酸钾溶液氧化亚铁离子，生成铁离子，最终铁离子变为氢氧化铁沉淀，高锰酸根离子被还原为二氧化锰沉淀，同时高锰酸根离子与锰离子发归中反应生成二氧化锰沉淀，滤液2中含有锌离子，加入碳酸钠后生成碳酸锌固体，煅烧后生成氧化锌。据此答题。

详解：(1)根据流程可知，闪锌矿中只有二氧化硅与硫酸不反应，所以滤渣1的化学式为SiO2 ；二氧化硅可以用来制玻璃、光导纤维等；正确答案：SiO2 ；制玻璃、光导纤维。

(2)滤液中含有亚铁离子、具有还原性，能够被酸性高锰酸钾溶液氧化为铁离子，调节溶液的pH使铁离子变为沉淀，高锰酸根离子还原为二氧化锰固体，沉淀X的化学式为Fe(OH)3 ；正确答案：Fe(OH)3。

(3)亚铁离子被酸性高锰酸钾溶液氧化为铁离子，高锰酸根离子还原为二氧化锰，同时溶液中的锰离子与高锰酸根离子发生归中反应生成二氧化锰固体，离子方程式为：MnO4﹣+3Fe2++7H2O= MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+， 3Mn2+ +2MnO4- +2H2O =5MnO2↓+4H+ ；正确答案：MnO4﹣+3Fe2++7H2O= MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+， 3Mn2+ +2MnO4- +2H2O = 5MnO2↓+4H+ 。

（4）c(Zn2+)=1.0×10﹣5molL﹣1，Ksp(ZnCO3)= c(Zn2+)×c(CO32-)=1.5×10﹣10，带入数据，可得c(CO32-)=1.5×10﹣5 molL﹣1，由于是等体积混合，所以原碳酸钠溶液中，CO32-的量为3×10﹣5 mol，1L、c(Zn2+)=1.5molL﹣1溶液中，使CO32-发生沉淀，需要CO32-的量为1.5mol，所以Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为（3×10﹣5+1.5）/1=1.5+3×10﹣5 molL﹣1；正确答案：1.5+3×10﹣5。

(5) 过滤所用的玻璃仪器有烧杯、漏斗及玻璃棒；洗涤沉淀的操作为向过滤器中加入蒸馏水浸没沉淀，待蒸馏水流下后，重复操作2～3次；正确答案：烧杯、漏斗及玻璃棒；向过滤器中加入蒸馏水浸没沉淀，待蒸馏水流下后，重复操作2～3次。