Question

菱锌矿的主要成分是ZnCO₃，还含有少量Fe₂O₃、FeO、CuO 等杂志，如图是以菱锌矿为原料制取轻质ZnO的一种工艺流程，该流程还可以得到两种副产品--海绵铜和铁红．

请结合下表数据，回答问题：

离子	开始沉淀时的pH	完全沉淀时的pH
Fe2+	6.3	9.7
Fe3+	1.5	3.2
Zn2+	6.2	8.0

（1）“堆浸”前将菱锌矿粉粹成细颗粒，其目的是

 

；
（2）下列试剂中，

 

（填代号）可作为试剂甲的首选．
A．KMnO₄　     B．Cl₂　      C．H₂O₂　     D．浓硝酸．
根据所选物质写出与之发生反应的离子方程式

 

（3）除杂质铁步骤中加入氨水的目的是调节溶液的pH，其适宜的pH范围是

 

；调节溶液pH时，除了氨水外，还可以加入下列物质中的

 

．
a．Zn　    b．ZnO　   c．Zn（OH）₂　   d．CuO．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：菱锌矿加入过量废硫酸，经充分反应后溶液中存在Fe³⁺、Fe²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺等离子，向滤液M加入过量铁粉，Cu²⁺被置换成铜单质，通过过滤得到的滤液中含有Fe²⁺、Zn²⁺，为得到Zn₂（OH）₂CO₃，则应加入碱以除去杂质Fe²⁺，由表中数据可知，为防止生成Zn（OH）₂沉淀，应先将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，所加入氧化剂一般为过氧化氢，防止引入新杂质，然后加入氨水调节溶液pH，生成氢氧化铁沉淀，过滤后在滤液中通入二氧化碳，可生成Zn₂（OH）₂CO₃，经焙烧可得到ZnO，以此解答该题．

解答： 解：菱锌矿加入过量废硫酸，经充分反应后溶液中存在Fe³⁺、Fe²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺等离子，向滤液M加入过量铁粉，Cu²⁺被置换成铜单质，通过过滤得到的滤液中含有Fe²⁺、Zn²⁺，为得到Zn₂（OH）₂CO₃，则应加入碱以除去杂质Fe²⁺，由表中数据可知，为防止生成Zn（OH）₂沉淀，应先将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，所加入氧化剂一般为过氧化氢，防止引入新杂质，然后加入氨水调节溶液pH，生成氢氧化铁沉淀，过滤后在滤液中通入二氧化碳，可生成Zn₂（OH）₂CO₃，经焙烧可得到ZnO，
（1）为了加快反应速率，增大固液接触面积，在“溶解”前将氧化锌粗品粉碎成细颗粒，故答案为：增大固液接触面积，加快溶解时的反应速率；
（2）将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，所加入氧化剂一般为过氧化氢，防止引入新杂质，反应的离子方程式为H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：C；H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）铁离子开始沉淀的pH为2.7，完全沉淀时的pH为3.2，锌离子开始沉淀的pH为6.2，所以除去铁离子且不影响锌离子的pH范围为3.2～6.2，除了氨水外，还可加入ZnO、Zn（OH）₂等，
故答案为：3.2～6.2；bc．

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．