Question

【题目】活性氧化锌(ZnO)粒径介于1-100 nm之间，是一种面向21世纪的新型高功能精细无机产品，表现出许多特殊的性质。某研究所以粗氧化锌（含少量CuO、FeO、MnO、Fe2O3等）为原料，采用湿化学法(NPP-法)制备纳米级活性氧化锌，生产工艺流程如图：

已知：

①pH=5.4时，KMnO4的还原产物为MnO2。

②以上实验条件下各种氢氧化物沉淀的pH情况如下表所示。

	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

根据以上信息，回答下列问题：

（1）工艺过程中各步骤均用到的分离方法是_______________________________。

（2）“废渣1”的主要成分是______________________________________________。

（3）“反应器2”中两个氧化还原反应的离子方程式为_______________________________________________________________

（4） “反应器3”中加入锌粉的作用是________________________________。

（5）“反应器4”得到的废液中，含有的主要离子除了Na+外，还有______________。

Answer 1

【答案】 过滤 Fe(OH)3 MnO4－ + 3Fe2+ + 4H+ = 3Fe3+ + MnO2↓+ 2H2O，2MnO4－ +3Mn2++2H2O = 5MnO2↓+ 4H+ 除去溶液中Cu2+ K+、SO42﹣

【解析】（1）本题考查物质的除杂和分离，根据流程，各步骤得到的是滤液和滤渣，因此分离方法是过滤；（2）本题考查难溶电解质溶解平衡的应用，反应器1，加粗氧化锌的目的是调节pH，调至4.5－5，根据表格数据，Fe3＋以氢氧化铁的形式沉淀出来，即滤渣1为Fe(OH)3；（3）本题考查氧化还原反应方程式的书写，根据粗氧化锌的成分，反应器1中含有Fe2＋，因此加入高锰酸钾溶液的目的之一是把Fe2＋氧化成Fe3＋，然后调节pH，除去，因此离子反应方程式为MnO4－ + 3Fe2＋ + 4H＋ = 3Fe3＋ + MnO2↓+ 2H2O，根据粗氧化锌的成分，反应器1中得到的离子还含有Mn2＋，根据流程图，加入酸性高锰酸钾溶液的目的之二是除去Mn2＋，离子反应方程式为2MnO4－ +3Mn2＋+2H2O = 5MnO2↓+ 4H＋ ；（4）本题物质的除杂，本流程的目的是得到活性氧化锌，根据反应器1和2，反应器3的目的是除去Cu2＋，因此利用金属活动性，发生Zn＋Cu2＋=Zn2＋Cu，加入锌的目的是除去溶液中Cu2＋；（5）考查离子的存在，根据流程图，反应器4中的废液中含有Na＋、K＋、SO42－等。