Question

10．工业上常回收冶炼锌废渣中的锌（含有ZnO、FeO、Fe₂O₃、CuO、Al₂O₃等杂质），并用来生产Zn（NO₃）₂•6H₂O晶体，其工艺流程为：

有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如表：

氢氧化物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Cu（OH）2	Zn（OH）2
开始沉淀的pH	3.3	1.5	6.5	4.2	5.4
沉淀完全的pH	5.2	3.7	9.7	6.7	8.0

（1）在“酸浸”步骤中，为提高锌的浸出速率，除通入空气“搅拌”外，还可采取的措施是适当升高反应温度（或增大硝酸浓度、将锌废渣粉碎等）．（至少写出一个措施）
（2）上述工艺流程中多处涉及“过滤”，过滤时洗涤沉淀的操作是沿着玻璃棒向过滤器注入蒸馏水浸没沉淀，水自然流下，重复2～3次．
（3）在“除杂I”步骤中，需再加入适量H₂O₂溶液，H₂O₂与Fe²⁺反应的离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．为使Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀完全，而Zn（OH）₂不沉淀，应控制溶液的pH范围为5.2～5.4．调节pH所用X可以选用AB．
A．ZnO         B．ZnCO₃      C．H₂SO₄      D．HNO₃
检验Fe³⁺是否沉淀完全的实验操作是静置片刻，取少量上层清液，滴加KSCN溶液，若不出现血红色，表明Fe³⁺沉淀完全．
（4）加入Zn粉的作用是除去溶液中的Cu²⁺．“操作A”的名称是冷却结晶．

Answer 1

分析 生产Zn（NO₃）₂•6H₂O晶体，其工艺流程为：冶炼锌废渣中的锌（含有ZnO、FeO、Fe₂O₃、CuO、Al₂O₃等杂质），加入硝酸通入空气酸浸过滤后得到滤液含有Zn²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺（少量）、Cu²⁺、Al³⁺，在“除杂I”步骤中，需再加入适量H₂O₂溶液，目的是将未被氧化的Fe²⁺氧化为Fe³⁺，调节溶液PH使铁离子、铝离子全部沉淀，过滤后滤液中加入锌除去铜离子，过滤得到硫酸锌溶液，加热蒸发，浓缩结晶，过滤洗涤得到ZnSO₄•6H₂O晶体；
（1）从温度、浓度、增大接触面积等分析增大反应速率；
（2）在过滤器上洗涤沉淀，使蒸馏水浸没沉淀，水自然流下；
（3）H₂O₂与Fe²⁺发生氧化还原反应生成铁离子；根据沉淀和pH表分析控制溶液的pH；调节溶液PH是和盐溶液中氢离子反应促进水解正向进行；利用铁离子与KSCN反应出现血红色来检验铁离子是否存在；
（4）Zn与溶液中铜离子反应，冷却结晶得到Zn（NO₃）₂•6H₂O晶体．

解答 解：（1）因适当升高反应温度（或增大硝酸浓度、将锌废渣粉碎等）可提高锌的浸出速率，所以在“酸浸”步骤中，为提高锌的浸出速率，除通入空气“搅拌”外，还可采取上述措施，
故答案为：适当升高反应温度（或增大硝酸浓度、将锌废渣粉碎等）；
（2）在过滤器上洗涤沉淀的操作是沿着玻璃棒向过滤器注入蒸馏水浸没沉淀，水自然流下，重复2～3次，
故答案为：沿着玻璃棒向过滤器注入蒸馏水浸没沉淀，水自然流下，重复2～3次；
（3）“除杂I”步骤中，需再加入适量H₂O₂溶液，H₂O₂与Fe²⁺反应的离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，由表格中的数据可知，氢氧化锌开始沉淀的pH为5.4，氢氧化铝完全沉淀的pH为5.2，则为使Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀完全，而Zn（OH）₂不沉淀，应控制溶液的pH范围为5.2～5.4，调节pH所用X应和溶液中氢离子发生反应促进水解平衡正向进行生成氢氧化物沉淀，硫酸和硝酸不能调节溶液PH增大且引入杂质，故选AB，又铁离子与KSCN反应出现血红色，则静置片刻，取少量上层清液，滴加KSCN溶液，若不出现血红色，表明Fe³⁺沉淀完全，
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；5.2～5.4；AB；静置片刻，取少量上层清液，滴加KSCN溶液，若不出现血红色，表明Fe³⁺沉淀完全；
（4）由流程图及离子沉淀的pH，则加入Zn粉的作用除去溶液中的Cu²⁺，除杂后的溶液加热浓缩后、冷却结晶得到晶体，
故答案为：除去溶液中的Cu²⁺；冷却结晶．

点评 本题考查晶体的制备及混合物的分离、提纯，注意已知信息与所学知识的结合来分析解答问题，除杂流程及表格数据是解答本题的关键，题目难度中等．