Question

从粗产品硫酸锌固体除去铁、铜、镉等可溶性硫酸盐，从而得到纯净的硫酸锌，实验流程如下：

沉淀物

Zn（OH）2

Fe（OH）2

Fe（OH）3

Cu（OH）2

Cd（OH）2

Mn（OH）2

pH值

8.0

9.7

3.2

6.7

9.4

10.4

部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH参见上表，请回答下列问题：
（1）“酸浸”步骤中，为提高锌的浸出率，可采取的措施有

 

．“酸浸”时适当补充少量水的原因是

 

．
（2）滤液I加入酸性KMnO₄所发生反应的离子方程式为

 

．加入ZnO的原因是

 

．
（3）滤渣III的成份主要是

 

．
（4）从滤液III得到晶体的操作过程为

 

、冷却结晶、过滤冼涤、小心干燥．

Answer 1

分析：（1）提高浸出率可从提高浸出速率和增加浸出时间两方面采取措施，“酸浸”要尽量降低目标产物的损失；
（2）酸性KMnO₄可把亚铁离子氧化生成铁离子，调节PH值使得铁离子水解近乎完全而除掉铁离子；
（3）利用金属的置换原理除掉Mn²⁺、Cu²⁺、Cd ²⁺；
（4）溶液得到晶体实验操作为蒸发浓缩、冷却结晶．

解答：解：（1）“酸浸”步骤中，为提高锌的浸出率可从提高浸出速率和增加浸出时间两方面采取措施，浸出速率越大、浸出时间越长浸出率越高，加热升高温度、增大硫酸浓度、搅拌均可提高浸出速率，“酸浸”要尽量降低目标产物的损失，因此“酸浸”时适当补充少量水的原因防止硫酸锌中从溶液中析出而损失，故答案为：增大硫酸浓度或加热升高温度或边加硫酸边搅拌或增加浸出时间；防止硫酸锌中从溶液中析出；
（2）酸性KMnO₄具有强氧化性，可以把氧化亚铁离子氧化为铁离子，本身被还原为Mn²⁺，离子方程式为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，因为Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，降低H⁺浓度可以使水解平衡正向移动，同时还要考虑不能引入新的杂质，所以加入ZnO，利用ZnO+2H⁺=Zn²⁺+H₂O不断降低H⁺浓度使Fe³⁺水解几近完全而除掉，故答案为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；因为Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，ZnO+2H⁺=Zn²⁺+H₂O，加入ZnO能促进Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃而除去；
（3）滤液II 中含有的杂质离子有 Mn²⁺、Cu²⁺、Cd ²⁺，利用较活泼金属可把较不活泼金属从其盐溶液中置换出来的原理，从而达到除去三种杂质离子的目的，
故答案为：Mn、Cd、Cu；
（4）溶液得到晶体实验操作为：蒸发浓缩、冷却结晶，故答案为：蒸发浓缩．

点评：本题考察学生提纯实验操作、离子除杂设计氧化还原反应、盐类水解、金属置换反应等化学反应原理，掌握上述化学反应原理是解题关键．