Question

3．以炼锌厂的烟道灰（主要成分为ZnO，另含少量Fe₂O₃、CuO、SiO₂、MnO等）为原料可生产草酸锌晶体（ZnC₂O₄•2H₂O）

有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表：

氢氧化物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Cu（OH）2	Zn（OH）2
开始沉淀的pH	1.5	6.5	4.2	5.4
沉淀完全的pH	3.3	9.7	6.7	8.2

请问答下列问题：
（1）滤渣A的主要成分为SiO₂，滤渣B的主要成分为Fe（OH）₃．
（2）除锰过程中产生MnO（OH）₂沉淀的离子方程式为Mn²⁺+H₂O₂+H₂O=MnO（OH）₂↓+2H⁺．
（3）①除铁（部分Cu²⁺可能被除去）时加入ZnO控制反应液pH的范围为3.3～5.4．
②上述流程中除铁与除铜的顺序不能颠倒，否则除铁率会减小，其原因是先加入ZnS会将Fe³⁺还原为Fe²⁺，使铁元素难以除去．
（4）沉淀后要获得干燥纯净草酸锌晶体，需进行的操作是过滤、洗涤、干燥．
（5）将草酸锌晶体加热分解可得到一种纳米材料．加热过程中固体残留率随温度的变化如图所示，300℃～460℃范围内，发生反应的化学方程式为ZnC₂O₄$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$ZnO+CO↑+CO₂↑．

Answer 1

分析 用盐酸酸浸时SiO₂不溶解，过滤分离，滤渣A为SiO₂，滤液中加入过氧化氢进行除锰，再通过调节溶液pH，使Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀，过滤分离，滤液中再加入ZnS，Cu²⁺转化为CuS沉淀，过滤除去，滤液中注意为氯化锌，加入草酸铵得到草酸锌晶体，最终的滤液中含有氯化铵等．
（1）由分析可知，滤渣A为二氧化硅，滤渣B为氢氧化铁；
（2）除锰过程中产生MnO（OH）₂沉淀，根据电荷守恒应有氢离子生成；
（3）①除铁（部分Cu²⁺可能被除去）时加入ZnO控制pH使铁离子沉淀完全，而Zn²⁺不能沉淀；
②ZnS会将Fe³⁺还原为Fe²⁺，使铁元素难以除去；
（4）沉淀后要获得干燥纯净草酸锌晶体，需经过过滤、洗涤、干燥；
（5）ZnC₂O₄•2H₂O晶体中的ZnC₂O₄质量分数为$\frac{153}{153+36}$×100%=80.95%，故A点完全失去结晶水，化学式为ZnC₂O₄，假设B点为ZnO，则残留固体占有的质量分数为$\frac{81}{153+36}$×100%=42.86%，故B点残留固体为ZnO，结合原子守恒可知还生成等物质的量的CO与CO₂．

解答 解：用盐酸酸浸时SiO₂不溶解，过滤分离，滤渣A为SiO₂，滤液中加入过氧化氢进行除锰，再通过调节溶液pH，使Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀，过滤分离，滤液中再加入ZnS，Cu²⁺转化为CuS沉淀，过滤除去，滤液中注意为氯化锌，加入草酸铵得到草酸锌晶体，最终的滤液中含有氯化铵等．
（1）由分析可知，滤渣A为SiO₂，滤渣B为Fe（OH）₃，
故答案为：SiO₂；Fe（OH）₃；
（2）除锰过程中产生MnO（OH）₂沉淀，根据电荷守恒应有氢离子生成，反应离子方程式为：Mn²⁺+H₂O₂+H₂O=MnO（OH）₂↓+2H⁺，
故答案为：Mn²⁺+H₂O₂+H₂O=MnO（OH）₂↓+2H⁺；
（3）①除铁（部分Cu²⁺可能被除去）时加入ZnO控制pH使铁离子沉淀完全，而Zn²⁺不能沉淀，故控制反应液pH的范围为3.3～5.4，
故答案为：3.3～5.4；
②除铁与除铜的顺序不能颠倒，否则除铁率会减小，其原因是：先加入ZnS会将Fe³⁺还原为Fe²⁺，使铁元素难以除去，
故答案为：先加入ZnS会将Fe³⁺还原为Fe²⁺，使铁元素难以除去；
（4）沉淀后要获得干燥纯净草酸锌晶体，需经过过滤、洗涤、干燥，
故答案为：过滤、洗涤、干燥；
（5）ZnC₂O₄•2H₂O晶体中的ZnC₂O₄质量分数为$\frac{153}{153+36}$×100%=80.95%，故A点完全失去结晶水，化学式为ZnC₂O₄，假设B点为ZnO，则残留固体占有的质量分数为$\frac{81}{153+36}$×100%=42.86%，故B点残留固体为ZnO，结合原子守恒可知还生成等物质的量的CO与CO₂．300℃～460℃范围内，发生反应的化学方程式为：ZnC₂O₄$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$ZnO+CO↑+CO₂↑，
故答案为：ZnC₂O₄$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$ZnO+CO↑+CO₂↑．

点评 本题考查物质制备工艺流程，关键是对工艺流程的理解，涉及陌生方程式书写、物质的分离提纯、对条件的控制与分析、化学计算等，是对学生综合能力的考查，是高考常考题目，熟练掌握元素化合物性质．