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SO₄^2-，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Fe^3＋和Zn^2＋。若c（Fe^3＋）为4.0×10^－17  mol·L^－1，则c（Zn^2＋）为______________ mol·L^－1。（已知K_sp[Fe（OH）₃]＝4.0×10^－38，K_sp[Zn（OH）₂]＝1.2×10^－17）。

Answer 1

（1）C　2Fe^2＋＋H₂O₂＋2H^＋=2Fe^3＋＋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

（1）首先明确试剂甲的作用是将Fe^2＋转变为Fe^3＋，以便除去。双氧水无疑是最佳选择。
（3）调节pH时，应使Fe^3＋完全沉淀而Zn^2＋不生成沉淀，所以最适宜的pH范围是3.2～6.2。Fe^3＋＋3H₂O??Fe（OH）₃＋3H^＋，加入ZnO能发生如下反应：ZnO＋2H^＋=Zn^2＋＋H₂O，且ZnO不溶于水，随着反应的进行，c（H^＋）减小，Fe^3＋的水解平衡右移，既除去了Fe^3＋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Fe^3＋反应，重新引入Fe^2＋，不能使用CuO，否则会生成Cu^2＋。（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（Zn^2＋）＝＝1.2×10^－3 mol·L^－1。