Question

6．立德粉是一种白色颜料，可通过反应：ZnSO₄（aq）+BaS（aq）═ZnS↓+BaSO₄↓制得．用含锌废料制取立德粉的实验流程如图：

（1）配制30%BaS溶液，现有量筒、烧杯及玻璃棒，还缺少的实验仪器有托盘天平．
（2）加入锌粉被还原的离子有Fe³⁺、Cu²⁺．
（3）在弱酸性条件下，KMnO₄除Mn²⁺时发生的离子反应是2MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺．
（4）若所得ZnSO₄酸性较强，可采取的简单措施是加少量的锌粉，搅拌直到溶解．
（5）两种溶液合成立德粉，还需要经过陈化、过滤、洗涤、干燥、焙烧、磨粉得成品．
（6）若最后发现立德粉成品白度不够，其可能原因是Cu²⁺、Mn²⁺及Fe³⁺没有除尽．
（7）某研究性学习小组欲从废电池锌片 （主要成分为Zn、Fe、C）出发，先制备纯净的硫酸锌溶液，再合成立德粉．请补充完整由废锌片制备ZnSO₄溶液的实验步骤[如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1.0mol•L^-1计算）]．

	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

实验中可选用的试剂：30% H₂O₂、3.0mol•L^-1 H₂SO₄、1.0mol•L^-1 NaOH．
实验步骤依次为：
①用稍过量3.0 mol•L^-1 H₂SO₄溶解废锌皮；
②加入适量30% H₂O₂，使其充分反应；
③1.0 mol•L^-1 NaOH，调节溶液pH约为5（或3.2≤pH＜5.9），使Fe³⁺沉淀完全；
④过滤得滤液．

Answer 1

分析 含ZnO废料含杂质CuO、Fe₂O₃、MnO，加入硫酸酸溶后得到溶液中含有ZnSO₄、CuSO₄、Fe₂（SO₄）₃、MnSO₄，过滤后在滤液中加入高锰酸钾溶液除锰生成二氧化锰，在滤液中加入氧化锌或碳酸锌调节溶液PH使铁离子全部沉淀，过滤得到滤液为硫酸锌溶液，和30%BaS溶液混合是反应，ZnSO₄（aq）+BaS（aq）═ZnS↓+BaSO₄↓制得
立德粉，
（1）配制30%BaS溶液需要及时称量固体质量溶解，冷却转移，洗涤转移，定容等步骤，结合配制溶液步骤选择仪器；
（2）分析可知锌粉还原的是铁离子和铜离子；
（3）在弱酸性条件下，KMnO₄除Mn²⁺时发生氧化还原反应生成二氧化锰；
（4）若所得ZnSO₄酸性较强，加入锌粉和酸反应生成硫酸锌，不锌引入新的杂质；
（5）两种溶液合成立德粉生成两种固体，需要过滤、洗涤，干燥、焙烧、磨粉等步骤制得成品；
（6）立德粉成品白度不够，可能是含有有色金属离子，依据整个流程分析可能混入的杂质离子；
（7）①废电池锌片 （主要成分为Zn、Fe、C），需用3.0 mol•L^-1 H₂SO₄溶解；
②加入适量30% H₂O₂，把亚铁离子氧化为铁离子，便于除去；
③用1.0 mol•L^-1 NaOH，调节溶液pH使铁离子全部沉淀；

解答 解：（1）配制30%BaS溶液需要及时称量固体质量溶解，搅拌等步骤，配制30%BaS溶液，现有量筒、烧杯及玻璃棒，还缺少的实验仪器有称量需要的托盘天平，
故答案为：托盘天平；
（2）含锌废料中加入硫酸溶解，加入锌粉还原溶解生成的铁离子和铜离子，加入锌粉被还原的离子有Fe³⁺、Cu²⁺，
故答案为：Fe³⁺、Cu²⁺；
（3）在弱酸性条件下，KMnO₄除Mn²⁺时发生氧化还原反应生成二氧化锰，结合电荷守恒，原子守恒配平书写离子方程式为：2MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O=5MnO₂↓+4H ⁺，
故答案为：2MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O=5MnO₂↓+4H ⁺；
（4）若所得ZnSO₄酸性较强，可采取的简单措施是加少量的锌粉，搅拌直到溶解，
故答案为：加少量的锌粉，搅拌直到溶解；
（5）立德粉是一种白色颜料，可通过反应：ZnSO₄（aq）+BaS（aq）═ZnS↓+BaSO₄↓制得，生成的产物需要经过陈化、过滤、洗涤、干燥、焙烧、磨粉得成品，
故答案为：过滤、洗涤、干燥．
（6）立德粉成品白度不够，可能是含有有色金属离子，流程分析可能混入的杂质离子为铜离子、锰离子、铁离子等有色离子，在除杂过程中未除净，
故答案为：Cu²⁺、Mn²⁺及Fe³⁺没有除尽
（7）从废电池锌片 （主要成分为Zn、Fe、C）出发，先制备纯净的硫酸锌溶液，需要除去杂质离子，金属单质需要溶于酸后调节溶液PH除去，因为制备的是硫酸锌，所以加入酸溶应为硫酸，溶解后过滤，得到滤液主要是硫酸锌和硫酸亚铁，依据沉淀完全需要的PH，应加入氧化剂过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，然后调节 溶液PH全部沉淀铁离子，锌离子不沉淀，达到除杂目的，实验步骤为：
①用稍过量3.0 mol•L^-1 H₂SO₄溶解废锌皮，
②加入适量30% H₂O₂，使其充分反应，
③1.0 mol•L^-1 NaOH，调节溶液pH约为5（或3.2≤pH＜5.9），使Fe³⁺沉淀完全，
故答案为：用稍过量3.0 mol•L^-1 H₂SO₄溶解废锌皮，加入适量30% H₂O₂，使其充分反应，1.0 mol•L^-1 NaOH，调节溶液pH约为5（或3.2≤pH＜5.9），使Fe³⁺沉淀完全；

点评 本题考查了物质制备的过程分析，除杂试剂选择方法和杂质离子的除去步骤分析，主要是物质性质的理解应用和实验基本操作的应用，掌握基础是解题关键，题目难度中等．