题目内容

2．可以利用氧化锌粗品（含有Fe2O3、FeO、CuO）为原料制备纯净的氧化锌，其化学工艺流程如图1：
按要求回答下列问题：
（1）加双氧水主要作用是氧化溶液中的Fe2+，该反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O．
（2）调节pH主要是使溶液中的Fe3+生成沉淀而被除去，溶液pH对除Fe效率影响如图2所示．则除Fe3+时应控制溶液的pH为c（填序号）．
a．3.5～4.0      b．2.5～3.5   c．1.5～2.5      d．0.5～1.5
（3）固体b为Cu、Zn（填化学式），固体c为碱式碳酸锌，锻烧固体c的化学方程式为Zn2（OH）2CO3 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2ZnO+H2O+CO2↑．
（4）工业上也可以将氧化锌粗品采用碱溶的方法，将氧化锌转化为Na2[Zn（OH）4]溶液，然后电解该溶液制取锌，以石墨为电极电解时，阴极的电极反应式为[Zn（OH）4]2-+2e-=Zn+4OH-，当生成1mol锌时，阳极上生成气体在标准状况下的体积为11.2L．“纸质电池”的纸片内充入的是水和氧化锌组成的电解液，纸的一边镀锌另一边镀二氧化锰，电池总反应为Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnO（OH），该电池的负极反应式为Zn+H2O-2e-=ZnO+2H+．

分析 氧化锌粗品（含有Fe2O3、FeO、CuO）加入硫酸溶解得到溶液中含有FeSO4、Fe2（SO4）3、CuSO4、ZnSO4，加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，调节溶液PH使铁离子全部沉淀，过滤得到滤液中加入过量的Zn，把铜离子还原为Cu，过滤，固体b为Cu和剩余的Zn，溶液D主要含有ZnSO4，在溶液D中加入碳酸钠生成Zn2（OH）2CO3，过滤，煅烧Zn2（OH）2CO3 生成ZnO，
（1）H2O2在酸性溶液中氧化Fe2+为铁离子；
（2）分析图表数据使铁离子沉淀；
（3）根据流程分析判断b的成分；碱式碳酸锌高温下分解生成ZnO、二氧化碳和水；
（4）电解时，[Zn（OH）4]2-在阴极得电子生成Zn；阳极氢氧根离子失电子生成氧气，根据电子守恒计算氧气的体积；已知电池总反应为Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnO（OH），则Zn在负极失电子生成ZnO．

解答 解：氧化锌粗品（含有Fe2O3、FeO、CuO）加入硫酸溶解得到溶液中含有FeSO4、Fe2（SO4）3、CuSO4、ZnSO4，加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，调节溶液PH使铁离子全部沉淀，过滤得到滤液中加入过量的Zn，把铜离子还原为Cu，过滤，固体b为Cu和剩余的Zn，溶液D主要含有ZnSO4，在溶液D中加入碳酸钠生成Zn2（OH）2CO3，过滤，煅烧Zn2（OH）2CO3 生成ZnO，
（1）H2O2在酸性溶液中氧化Fe2+为铁离子，反应的离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，
故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
（2）分析图表数据使铁离子沉淀完全，调节溶液PH在2左右，即pH为1.5～2.5，故答案为：c；
（3）由流程分析可知b的成分为Cu、Zn；碱式碳酸锌高温下分解生成ZnO、二氧化碳和水，其反应的方程式为：Zn2（OH）2CO3 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2ZnO+H2O+CO2↑；
故答案为：Cu、Zn；Zn2（OH）2CO3 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2ZnO+H2O+CO2↑；
（4）电解时，[Zn（OH）4]2-在阴极得电子生成Zn，其阴极的电极方程式为：[Zn（OH）4]2-+2e-=Zn+4OH-；阳极氢氧根离子失电子生成氧气，阳极的电极方程式为：4OH--4e-═H2O+O2↑，可以得到关系式：Zn～2e-～$\frac{1}{2}$O2，生成1mol锌时，生成的O2为0.5mol，即11.2L；已知电池总反应为Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnO（OH），则Zn在负极失电子生成ZnO，其负极的电极方程式为：Zn+H2O-2e-=ZnO+2H+；
故答案为：[Zn（OH）4]2-+2e-=Zn+4OH-；11.2；Zn+H2O-2e-=ZnO+2H+．

点评 本题考查了物质分离的方法和提纯过程分析判断、试剂选择和除杂的溶液pH分析判断、原电池原理和电解池原理的应用等；题目涉及的知识点较多，注意把握原电池原理和电解池原理以及电极方程式的书写方法，题目难度中等．

练习册系列答案
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已知：
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