某化工厂生产皓矾(ZnSO4?7H2O).结晶前的饱和溶液中含有少量Cu2+.Fe3+.Fe2+等杂质.已知:0.01mol?L-1的Fe3+开始沉淀为Fe(OH)3到完全沉淀的pH范围为2.7~3.7,饱和ZnSO4溶液(0.34mol?L-1)开始沉淀为Zn(OH)2到完全沉淀的pH值范围为5.7~8.0,当pH<5.6时.Na2CO3.CaCO3� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

某化工厂生产皓矾（ZnSO₄?7H₂O），结晶前的饱和溶液（酸性）中含有少量Cu²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺等杂质。已知：0.01mol?L^-1的Fe³⁺开始沉淀为Fe（OH）₃到完全沉淀的pH范围为2.7~3.7；饱和ZnSO₄溶液（0.34mol?L^-1）开始沉淀为Zn（OH）₂到完全沉淀的pH值范围为5.7~8.0；当pH<5.6时，Na₂CO₃、CaCO₃会发生反应生成CO₂。该厂除杂及生产的工艺流程如下所示：

（1）加入的试剂②是__________________，其作用是___________________。
（2）为了调整pH，加入试剂③，供选用的试剂有NaOH、Na₂CO₃、CaCO₃、NH₃?H₂O、Ca（OH）₂等，应当选用__________，其理由是____________________。

（1）H₂O₂；将Fe²⁺氧化为Fe³⁺
（2）CaCO₃；可将其pH调整到5.6，Fe³⁺可完全沉淀，Zn²⁺不会沉淀，且溶液中浓度大，使Ca²⁺转化为微溶物质CaSO₄，所得产品（皓矾）中不会引入杂质Ca²⁺

【试题分析】
要除去溶液中的杂质，在步骤①中加入过量的铁粉，发生反应：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺和Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，过滤，除去置换出来的铜和剩余的铁粉，所得滤液中含有的金属离子是Fe²⁺和Zn²⁺。根据题干中所给出的信息可知，需先将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，然后再将Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀除去，在选择氧化剂时，既要能氧化Fe²⁺又不引入新的杂质，不宜选用Cl₂、KMnO₄、HNO₃等氧化剂，加入的试剂②为双氧水（H₂O₂的水溶液）最适宜。只要调整溶液的pH在2.7~5.7的范围内，Fe³⁺可以完全沉淀而除去，Zn²⁺不会沉淀，加入的试剂③可以是CaCO₃，因为

溶液中浓度大，根据难溶物质的溶度积常数Ksp=［Ca²⁺］［

］可知，能使溶液中的Ca²⁺转化为难溶物质CaSO₄，所得产品（皓矾）中不会引入杂质Ca²⁺。