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2.氧化锌为白色粉末,可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗.纯化工业级氧化锌(含Fe2+、Mn2+、Ni2+等杂质)的流程如图:


提示:在本实验条件下,Mn2+被氧化为MnO2;Ni2+不能被氧化;
高锰酸钾的还原产物是MnO2;反应④中产物的成分可能是ZnCO3•xZn(OH)2
回答下列问题:
(1)反应②中除掉的杂质离子是Fe2+和Mn2+
(2)反应③的反应类型为置换反应,过滤得到的滤渣中,除了过量的锌外还有镍(Ni).
(3)Mn2+发生反应的离子方程式为2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+,在加高锰酸钾溶液前,若pH较低,对除杂的影响是铁离子和锰离子不能生成沉淀,从而无法除去铁和锰杂质.
(4)反应④形成的沉淀要用水洗,检验沉淀是否洗涤干净的方法是取最后一次少量水洗液于试管中,滴入1~2滴稀盐酸,再滴入氯化钡溶液,若无白色沉淀生成,则说明沉淀已经洗涤干净.
(5)反应④中产物的成分可能是ZnCO3•xZn(OH)2,取干燥后的滤饼11.2g,煅烧后可得到产品8.1g,则x等于1.

分析 纯化工业级氧化锌和稀硫酸反应导致溶液中存在Fe2+、Mn2+、Zn2+和Ni2+,向浸出液中加入适量高锰酸钾溶液并调节溶液的pH约为5,Ni(Ⅱ)不能被氧化,Fe2+、Mn2+被氧化而被除去,同时溶液中有MnO2生成,过滤后,向滤液中加入Zn过滤,Zn和Ni2+发生氧化还原反应生成Ni,溶液中存在Zn2+,向滤液中加入碳酸钠溶液,生成ZnCO3•xZn(OH)2沉淀,煅烧碳酸锌沉淀生成ZnO,
(1)根据题意,Ni(Ⅱ)不能被氧化,反应②中除掉的杂质离子是Fe2+和Mn2+
(2)反应③中加入Zn后,由于Zn比Ni活泼,可置换出Ni,以达到除Ni的目的;
(3)加高锰酸钾溶液前,若pH较低,铁离子和锰离子不能生成沉淀,从而无法除去铁和锰杂质;
(4)检验沉淀是否洗涤干净的方法是最后一次洗涤液,检验表面是否含有硫酸根离子;
(5)根据关系式ZnCO3•xZn(OH)2~(x+1)ZnO来计算.

解答 解:(1)纯化工业级氧化锌和稀硫酸反应导致溶液中存在Fe2+、Mn2+、Zn2+和Ni2+,向浸出液中加入适量高锰酸钾溶液并调节溶液的pH约为5,Ni(Ⅱ)不能被氧化,Fe2+、Mn2+被氧化而被除去,故答案为:Fe2+和Mn2+
(2)反应③中加入Zn后,由于Zn比Ni活泼,可置换出Ni,以达到除Ni的目的,反应方程式为:Zn+Ni2+═Ni+Zn2+,此反应为置换反应,如果锌过量则在滤渣中会有多余的锌,
故答案为:置换反应;  镍(Ni);             
(3)在本实验条件下,Mn2+被氧化为MnO2,反应②中除掉的杂质离子是Fe2+和Mn2+,发生的离子方程式为MnO4-+3Fe2++7H2O=3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+、2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+;加高锰酸钾溶液前,若pH较低,铁离子和锰离子不能生成沉淀,从而无法除去铁和锰杂质;
故答案为:2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+;铁离子和锰离子不能生成沉淀,从而无法除去铁和锰杂质;
(4)由于溶液中硫酸根离子属于杂质离子,因此可以检验测定洗涤液中是否存在硫酸根离子,操作为:取最后一次少量水洗液于试管中,滴入1~2滴稀盐酸,再滴入氯化钡溶液,若无白色沉淀生成,则说明沉淀已经洗涤干净,
故答案为:取最后一次少量水洗液于试管中,滴入1~2滴稀盐酸,再滴入氯化钡溶液,若无白色沉淀生成,则说明沉淀已经洗涤干净;
(5)ZnCO3•xZn(OH)2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$(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,
故答案为:1.

点评 本题综合考查混合物的分离和提纯,为高频考点,侧重考查学生分析问题、解答问题能力,明确流程图中各个步骤发生的反应及溶液中存在的微粒,知道常见离子的检验方法及实验现象,题目难度中等.

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I1/kJ•mol-1I2/kJ•mol-1I3/kJ•mol-1I4/kJ•mol-1I5/kJ•mol-1
738145177331054013630
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