Question

活性氧化锌在橡胶、化工、涂料、陶瓷、医药、电子等行业有着广泛的应用．但随着锌资源的不断开发和利用，锌矿资源越来越少，因此研究利用锌二次资源对缓解锌资源枯竭进程具有重要意义．如图是以含锌铜烟尘（火法炼铜的副产品，主要成分是ZnO、CuO和FeO）制备活性氧化锌的工艺流程：

含锌铜烟尘经过预处理后的主要成分为ZnO，还含有少量的CuO和Fe₂O₃．
（1）操作a名称是

过滤

，在实验室中，该过程用到的主要玻璃仪器有

烧杯、漏斗、玻璃棒

．
（2）溶解池中待固体全部溶解后，加入锌粉的作用有：①将Fe³⁺还原为Fe²⁺；②

除去杂质Cu²⁺

：③调节溶液的pH（控制其在5.0-5.4之间）．
（3）检验溶解池中Fe³⁺已全部被还原为Fe²⁺的最佳试剂是

KSCN溶液

；
（4）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10mol^-l计算）．反应池中的温度控制在90-95℃，请写出反应池中所发生反应的离子方程式：

2Fe²⁺+H₂O₂+4H₂O=2Fe（OH）₃↓+4H⁺

．

	开始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe3+	1.1	3.2
Fe2+	5.8	8.8
Zn2+	5.9	8.9

（5）操作b的名称是

蒸发浓缩、冷却结晶

；
（6）沉淀池中得到的沉淀化学式可以表示为：aZnCO₃?bZn（OH）₂?cH₂O（a、b、c均为整数）．某校化学兴趣小组的同学为了确定其组成，进行如下实验：称取3.59g沉淀进行焙烧，将焙烧过程中产生的气体依次通过足量的浓硫酸和碱石灰，它们分别增重0.72g和0.44g，则该沉淀的组成为

ZnCO₃?2Zn（OH）₂?2H₂O

．

Answer 1

分析：（1）操作a是将固体与溶液分离，应采取过滤的方法，过滤所用的主要玻璃仪器有：烧杯、漏斗、玻璃棒；
（2）溶解池反应后溶液中还含有硫酸锌、硫酸铜、硫酸亚铁与硫酸铁，加入锌粉还有除去杂质Cu²⁺的作用；
（3）Fe³⁺遇KSCN溶液呈红色，据此检验；
（4）反应池中加入H₂O₂的目的是将Fe²⁺氧化为Fe³⁺便于除去，同时不引入新的杂质，由工艺流程可知，生成氢氧化亚铁沉淀，结合守恒进行解答；
（5）操作b从溶液中获得硫酸铵晶体，应采取蒸发浓缩、冷却结晶等操作；
（6）分解最终生成氧化锌、二氧化碳与水，浓硫酸增重0.72g为生成的水的质量，碱石灰增重0.44g为生成的二氧化碳的质量，根据质量守恒计算氧化锌的质量，根据n=

m

M

计算氧化锌、二氧化碳、水的物质的量，再根据原子守恒计算．

解答：解：（1）操作a是将固体与溶液分离，应采取过滤的方法，过滤所用的主要玻璃仪器有：烧杯、漏斗、玻璃棒，
故答案为：过滤；烧杯、漏斗、玻璃棒；
（2）溶解池反应后溶液中还含有硫酸锌、硫酸铜、硫酸亚铁与硫酸铁，加入锌粉还有除去杂质Cu²⁺的作用，
故答案为：除去杂质Cu²⁺；
（3）Fe³⁺遇KSCN溶液呈红色，是Fe³⁺的特征反应，可以检验Fe³⁺的存在，
故答案为：KSCN溶液；
（4）反应池中加入H₂O₂的目的是将Fe²⁺氧化为Fe³⁺便于除去，同时不引入新的杂质，由工艺流程可知，生成氢氧化亚铁沉淀，反应方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+4H₂O=2Fe（OH）₃↓+4H⁺，
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+4H₂O=2Fe（OH）₃↓+4H⁺；
（5）操作b从溶液中获得硫酸铵晶体，应采取蒸发浓缩、冷却结晶等操作，
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；
（6）分解最终生成氧化锌、二氧化碳与水，浓硫酸增重0.72g为生成的水的质量，物质的量为

0.72g

18g/mol

=0.04mol，碱石灰增重0.44g为生成的二氧化碳的质量，物质的量为

0.44g

44g/mol

=0.01mol，根据质量守恒可知氧化锌的质量=3.59g-0.72g-0.44g=2.43g，其物质的量为

2.43g

81g/mol

=0.03mol，
则n（ZnCO₃）=0.01mol，n[Zn（OH）₂]=0.03mol-0.01mol=0.02mol，n（H₂O）=0.04mol-0.02mol=0.02mol，故n（ZnCO₃）：n[Zn（OH）₂]：n（H₂O）=0.01mol：0.02mol：0.02mol=1：2：2，
故该沉淀的组成为ZnCO₃?2Zn（OH）₂?2H₂O，
故答案为：ZnCO₃?2Zn（OH）₂?2H₂O．

点评：本题考查学生对工艺流程的理解、阅读获取信息能力、对操作步骤的分析评价、物质的分离提纯、氧化学计算等，是对所学知识的综合运用与能力的考查，需要学生具备扎实的基础知识与综合运用知识、信息进行解决问题的能力．