题目内容

【题目】废弃物的综合利用既有利于节约资源,又有利于保护环境.实验室利用废旧黄铜(Cu、Zn合金,含少量杂质Fe)制备胆矾晶体(CuSO45H2O)及副产物ZnO.制备流程图如下:
已知:Zn及化合物的性质与Al及化合物的性质相似,pH>11时Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0molL1计算).

Fe3+

Fe2+

Zn2+

开始沉淀的pH

1.1

5.8

5.9

沉淀完全的pH

3.0

8.8

8.9

请回答下列问题:
(1)加入ZnO调节pH=a的目的是 , a的范围是
(2)由不溶物E生成溶液D的化学方程式为
(3)滤液A中加入H2O2反应的离子方程式为
(4)由溶液D制胆矾晶体包含的主要操作步骤是
(5)下列试剂可作为Y试剂的是 . A.ZnO B.NaOH C.Na2CO3D.ZnSO4
若在滤液C中逐滴加入盐酸直到过量,则产生的现象是

【答案】
(1)使溶液中的Fe3+完全沉淀,Zn2+不被沉淀;3.0≤a<5.9
(2)2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O
(3)2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
(5)B;先产生白色沉淀后沉淀溶解
【解析】解:由流程可知,废旧黄铜(Cu、Zn合金,含少量杂质Fe)制备胆矾晶体(CuSO45H2O)及副产物ZnO,废旧黄铜加入过量稀硫酸过滤得到不溶物E为Cu,滤液A为硫酸亚铁、硫酸锌,滤液A中加入过氧化氢氧化剂氧化亚铁离子为铁离子,加入氧化锌调节溶液PH3.0﹣﹣5.9铁离子全部沉淀,锌离子不沉淀,过滤得到滤液中加入碱溶液沉淀锌离子生成氢氧化锌,灼烧得到氧化锌;或滤液A中加入过量试剂Y为氢氧化钠溶液,亚铁离子全部沉淀,过滤后的滤液中为Na2ZnO2 , 加入酸反应生成氢氧化锌沉淀,灼烧得到氧化锌;不溶物E中通入氧气同时加入稀硫酸溶液反应生成硫酸铜溶液,蒸发浓缩,冷却结晶得到硫酸铜晶体;(1)氧化锌为碱性氧化物,能与H+反应,降低H+浓度,促使Fe3+彻底水解生成 Fe(OH)3沉淀而除去,所以答案是:降低H+浓度,促使Fe3+彻底水解生成 Fe(OH)3沉淀而除去,铁离子完全沉淀的PH=3.0,锌开始沉淀的PH=5.9,所以满足程度铁离子,锌离子不沉淀的PH取值范围为:3.0≤a<5.9;所以答案是:使溶液中的Fe3+完全沉淀,Zn2+不被沉淀;3.0≤a<5.9;(2)因为氧气在酸性溶液中先把铜氧化成氧化铜,当然这是一个微弱的反应,形成一个平衡,但是形成的氧化铜马上就会被稀硫酸溶解,平衡被打破,反应朝正方向进行,故而逐渐溶解,反应的化学方程式为:2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O,
所以答案是:2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O;(3)滤液A中主要是硫酸亚铁,酸性条件下过氧化氢具有氧化性,能氧化亚铁离子生成铁离子,离子反应为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,
所以答案是:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;(4)由溶液D制胆矾晶体是从溶液中得到固体,实验操作需要蒸发浓缩、冷却结晶以及过滤等操作,所以答案是:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤;(5)Zn及化合物的性质与Al及化合物的性质相似,氢氧化锌具有两性,pH>11时,Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2 , 此过程需要调节pH值大于11,故可以加入强碱NaOH溶液,然后加入酸先生成氢氧化锌沉淀,继续加入酸,沉淀溶解,
所以答案是:B;先产生白色沉淀后溶解.

练习册系列答案
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【题目】软锰矿的主要成分为MnO2 , 含少量Al2O3和SiO2。闪锌矿主要成分为ZnS,含少量FeS、CuS、CdS杂质。现以软锰矿和闪锌矿为原料制备MnO2和Zn,其简化流程如下(中间产物的固体部分已经略去)。

已知: Ⅰ.矿石中所有金属元素在滤液A中均以离子形式存在。
Ⅱ.各种金属离子完全沉淀的pH如下表:

Zn2+

Mn2+

Fe2+

Fe3+

Al3+

pH

8.0

10.1

9.0

3.2

4.7

回答下列问题:
(1)步骤①中为了加快硫酸的浸取速率,可采用的方法是(任写一种)。①中发生多个反应,其中MnO2、FeS与硫酸共热时有淡黄色物质析出,溶液变为棕黄色,写出MnO2、FeS与硫酸共热发生反应的化学方程式
(2)步骤②加入金属锌是为了回收金属,回收金属的主要成分是
(3)步骤③中MnO2的作用是 ,另外一种物质X可以是
A.ZnO B.MgCO3 C. MnCO3 D.Cu(OH)2
(4)MnO2与Li构成LiMnO2 , 它可作为某锂离子电池的正极材料,电池反应方程式为: Li1-xMnO2+LixC6=LiMnO2+6C,写出该锂离子电池的正极电极反应式
(5)已知:HCN的电离常数K=4.9×10-10 , H2S的电离常数K1=1.3×10―7K2=7.0×10―15 , 向NaCN溶液中通入少量的H2S气体,反应的离子方程式为。在废水处理领域中常用H2S将Mn2+转化为MnS除去,向含有0.020 mol·L-1Mn2+废水中通入一定量的H2S气体,调节溶液的pH=a,当HS浓度为1.0×10―4 mol·L-1时,Mn2+开始沉淀,则a=。[已知:Ksp(MnS)=1.4×10―15]

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