Question

活性氧化锌常用作橡胶制品的硫化活性剂．工业上用粗氧化锌（含少量CuO、FeO、MnO、Fe₂O₃等）生产活性氧化锌，生产工艺流程如下：

	Fe（OH）2	Fe（OH）3	Cu（OH）2	Zn（OH）2	Mn（OH）2
开始沉淀的pH	7.5	2.2	5.2	6.4	8.6
沉淀完全的pH	9.0	3.2	6.7	8.0	10.1

根据上表提供的信息，回答下列问题：
（1）“废渣1”的主要成分是

 

．
（2）完成“反应器2”中反应之一的离子方程式：

 

MnO 4-+

 

Mn²⁺+

 

=

 

MnO₂↓+

 

H⁺
（3）蘸取“反应器2”中的溶液点在

 

试纸上，如果观察到试纸变蓝，说明KMnO₄过量．
（4）“废渣2”分离出的MnO₂可用于制取MnO，已知：
2MnO₂（s）+C（s）=2MnO（s）+CO₂（g）△H=-174.6kJ?mol^-1
C（s）+CO₂（g）=2CO（g）△H=+283.0kJ?mol^-1
试写出MnO₂（s）与CO（g）反应制取MnO（s）的热化学方程式：

 

．
（5）“反应器3”中加入锌粉的作用是

 

．
（6）“反应器4”得到的废液中，含有的主要离子除了Na⁺外，还有

 

．
（7）从“反应器4”中经过滤等操作得到碱式碳酸锌．取碱式碳酸锌3.41g，在400～450℃下加热至恒重，得到ZnO 2.43g和标准状况下CO₂ 0.224L，碱式碳酸锌的化学式为

 

．

Answer 1

分析：（1）PH值在4.5～5时，沉淀的只有铁离子，PH值大于3.2时铁离子沉淀完全；
（2）根据化合价升降相等、电荷守恒和原子守恒作答；
（3）高锰酸钾可以把碘离子氧化为碘单质，淀粉遇碘变蓝色；
（4）首先根据氧化还原关系写出化学方程式并标明状态，根据盖斯定律求焓变；
（5）通过前面的操作除掉了Fe3+、Fe2+、Mn2+，加入锌粒是为了除掉Cu2+；
（6）“反应器4”得到的废液中还含有酸溶时引入的硫酸根离子，加高锰酸钾引入的钾离子；
（7）由质量求出ZnO、CO2、H2O的物质的量，根据物质的量的比得碱式碳酸锌的化学式．

解答：解：由表格可知：PH值在4.5～5时，沉淀的只有铁离子，PH值大于3.2时铁离子沉淀完全，因此废渣1的主要成分是氢氧化铁，
故答案为：Fe（OH）₃；
（2）MnO 4-→MnO₂，Mn化合价由+7→+4，化合价降低3，Mn²⁺→MnO₂，Mn化合价由+2→+4，化合价升高2，根据化合价升降相等，MnO₄^-的化学计量数为2、
Mn²⁺化学计量数为3，依据电荷守恒，氢离子的化学计量数为4，根据Mn原子守恒，MnO₂的化学计量数为5，根据原子守恒可知反应物还含有2H₂O，综上可得离子方程式为：2 MnO₄ˉ+3 Mn²⁺+2 H₂O=5 MnO₂↓+4 H⁺，
故答案为：2；3；2H₂O；5；4；
（3）高锰酸钾可以把碘离子氧化为碘单质，淀粉遇碘变蓝色，因此试纸为淀粉KI试纸，
故答案为：淀粉碘化钾；
（4）MnO₂（s）与CO（g）反应制取MnO（s），Mn的化合价降低，因此CO中C的化合价升高，因此产物之一为二氧化碳，由此可得所求热化学方程式为：MnO₂（s）+CO（g）=MnO（s）+CO₂（g）△H ③，设：2MnO₂（s）+C（s）=2MnO（s）+CO₂（g）△H=-174.6kJ?mol^-1  ①，C（s）+CO₂（g）=2CO（g）△H=+283.0kJ?mol^-1 ②，根据盖斯定律可知（①-②）×

1

2

=③，△H=

1

2

×（-174.6kJ?mol^-1-283.0kJ?mol^-1）=-228.8 kJ?mol^-1，
故答案为：MnO₂（s）+CO（g）=MnO（s）+CO₂（g）△H=-228.8 kJ?mol^-1；
（5）通过前面的操作除掉了Fe³⁺、Fe²⁺、Mn²⁺，锌粒能置换出溶液中的Cu²⁺而把Cu²⁺除掉，
故答案为：除去Cu²⁺；
（6）“反应器4”得到的废液中含有的主要离子除了Na⁺外，还含有酸溶时引入的硫酸根离子，加高锰酸钾引入的钾离子，
故答案为：K⁺、SO₄²ˉ；
（7）标准状况下0.224L CO₂ 的物质的量为n（CO₂）=

0.224L

22.4L/mol

=0.01mol，CO₂ 的质量为m（CO₂）=0.01mol×44g/mol=0.44g；则水的质量为：m（H₂O）=3.41g-2.43g-0.44g=0.54g，水的物质的量为：n（H₂O）=

0.54g

18g/mol

=0.03mol；ZnO的物质的量为：n（ZnO）=

2.43g

81g/mol

=0.03mol，综上可得：n（ZnO）：n（CO₂）：n（H₂O）=3：1：3，碱式碳酸锌的组成可表示为：3ZnO?CO₂?3H₂O，因此碱式碳酸锌的化学式为：ZnCO₃?2Zn（OH）₂?H₂O或Zn₃（OH）₄CO₃?H₂O，
故答案为：ZnCO₃?2Zn（OH）₂?H₂O或Zn₃（OH）₄CO₃?H₂O．

点评：本题为生产流程题，涉及金属的回收、环境保护、氧化还原反应、物质的分离和除杂等问题，题目较为综合，做题时注意仔细审题，从题目中获取关键信息，其中计算是易失分点，本题难度中等．