Question

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如下表：

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，还可采取的措是______．
（2）上述工艺流程中多处涉及“过滤”，实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有______．
（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______．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______．检验Fe³⁺是否沉淀完全的实验操作是______．
（4）加入Zn粉的作用是______．“操作A”的名称是______．
（5）在0.10mol?L^-1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌，有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成，当pH=8时，溶液的c（Cu²⁺）浓度为______（K_sp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20）．

Answer 1

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，故答案为：适当升高反应温度；
（2）过滤操作使用漏斗、烧杯、玻璃棒等玻璃仪器，还需要铁架台等，故答案为：烧杯、玻璃棒、漏斗；
（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，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；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；
（5）当pH=8时，c（OH^-）=10^-6mol/L，由K_sp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20可知溶液的c（Cu²⁺）==2.2×10^-8，故答案为：2.2×10^-8．
分析：（1）从温度、浓度、增大接触面积等分析增大反应速率；
（2）过滤操作使用漏斗、烧杯、玻璃棒等仪器；
（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，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；
（5）当pH=8时，c（OH^-）=10^-6mol/L，利用K_sp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20计算溶液的c（Cu²⁺）．
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．