Question

菱锌矿的主要成分是碳酸锌，还含有少量的Fe2O3、FeO、CuO等杂质。如图是以菱锌矿为原料制取轻质氧化锌的一种工艺流程，该流程还可以得到两种副产品——海绵铜和铁红。

请结合下表数据，回答问题：

离子	开始沉淀时的pH	完全沉淀时的pH
Fe2＋	6.3	9.7
Fe3＋	1.5	3.2
Zn2＋	6.2	8.0

 

（1）下列试剂中，________（填代号）可作为试剂甲的首选。

A．KMnO4　 B．Cl2　 C．H2O2　 D．浓硝酸

根据所选试剂写出与之反应的离子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

（2）氢氧化铁固体会吸附一些SO42-，如何洗涤Fe（OH）3固体以及如何判断是否洗涤干净？

洗涤方法：______________________________________________________________，判断是否洗涤干净的方法是_______________________________________。

（3）除铁步骤中加入氨水的目的是调节溶液的pH，其适宜的pH范围是______________；调节溶液pH时，除了氨水外，还可以加入下列物质中的________。

a．Zn　 b．ZnO　 c．Zn（OH）2　 d．CuO

（4）经测定乙溶液中仍含有少量的Fe3＋和Zn2＋。若c（Fe3＋）为4.0×10－17 mol·L－1，则c（Zn2＋）为______________ mol·L－1。（已知Ksp[Fe（OH）3]＝4.0×10－38，Ksp[Zn（OH）2]＝1.2×10－17）。

 

Answer 1

（1）C　2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O

（2）向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流出，重复上述操作2～3次　用试管取少量洗涤液，滴加氯化钡溶液，若有白色沉淀则表明未洗净，反之则表明已洗净

（3）3.2≤pH<6.2　bc

（4）1.2×10－3

【解析】（1）首先明确试剂甲的作用是将Fe2＋转变为Fe3＋，以便除去。双氧水无疑是最佳选择。

（3）调节pH时，应使Fe3＋完全沉淀而Zn2＋不生成沉淀，所以最适宜的pH范围是3.2～6.2。Fe3＋＋3H2O??Fe（OH）3＋3H＋，加入ZnO能发生如下反应：ZnO＋2H＋=Zn2＋＋H2O，且ZnO不溶于水，随着反应的进行，c（H＋）减小，Fe3＋的水解平衡右移，既除去了Fe3＋又不引入新的杂质，加入Zn（OH）2可以达到相同的效果，不能加入Zn，因为它能与Fe3＋反应，重新引入Fe2＋，不能使用CuO，否则会生成Cu2＋。（4）可根据溶度积的表达式计算溶液中离子浓度。c3（OH－）＝，解得c（OH－）＝1.0×10－7 mol·L－1，故c（Zn2＋）＝＝1.2×10－3 mol·L－1。