题目内容
【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______________。
【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。