Question

工业上常回收冶炼锌废渣中的锌（含有ZnO、FeO、Fe₂O₃、CuO、Al₂O₃等杂质），并用来生产ZnSO₄?6H₂O晶体，其工艺流程如下，有关氢氧化物沉淀时的pH如下表．

氢氧化物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Zn（OH）2
开始沉淀的pH	3.3	1.5	6.5	5.4
沉淀完全的pH	5.2	3.7	9.7	8.0

（1）上述工艺流程中多处涉及“过滤”，实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有

 

．
（2）在“除杂Ⅰ”步骤中，需再加入适量H₂O₂溶液的目的是

 

．为使Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀完全，而Zn（OH）₂不沉淀，应控制溶液的pH范围为

 

．为控制上述PH范围可选择加入的试剂或药品是

 

．
A．ZnO        B．氨水        C．固体NaOH        D．ZnCO₃
（3）在“除杂Ⅱ”步骤中，加入Zn粉的作用是

 

．“操作A”的名称是

 

．
（4）常温下，已知K_sp〔Cu（OH）₂〕=2×10^-20，某CuSO₄溶液里c（Cu²⁺）=0.02mol?L^-1，如果要生成Cu（OH）₂沉淀，则应调整溶液pH大于

 

．

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：冶炼锌废渣中的锌（含有ZnO、FeO、Fe₂O₃、CuO、Al₂O₃等杂质），加入硫酸通入空气酸浸过滤后得到滤液含有Zn²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Al³⁺，加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，调节溶液PH使铁离子、铝离子全部沉淀，过滤后滤液中加入锌除去铜离子，过滤得到硫酸锌溶液，加热蒸发，浓缩结晶，过滤洗涤得到ZnSO₄?6H₂O晶体；
（1）依据过滤操操作需要的玻璃仪器；
（2）过氧化氢是绿色氧化剂氧化亚铁离子为铁离子，通过调节溶液PH除去铁离子、铝离子而氢氧化锌不沉淀，结合图表数据判断需要的PH和试剂，注意加入物质能调节溶液PH，不能引入新的杂质；
（3）分析可知加入锌还原铜离子除去，硫酸锌溶液得到晶体的方法是利用加热蒸发浓缩，冷却结晶得到；
（4）依据沉淀的溶度积计算；

解答： 解：冶炼锌废渣中的锌（含有ZnO、FeO、Fe₂O₃、CuO、Al₂O₃等杂质），加入硫酸通入空气酸浸过滤后得到滤液含有Zn²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Al³⁺，加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，调节溶液PH使铁离子、铝离子全部沉淀，过滤后滤液中加入锌除去铜离子，过滤得到硫酸锌溶液，加热蒸发，浓缩结晶，过滤洗涤得到ZnSO₄?6H₂O晶体；
（1）上述工艺流程中多处涉及“过滤”，实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗；
故答案为：烧杯、玻璃棒、漏斗；
（2）在“除杂Ⅰ”步骤中，需再加入适量H₂O₂溶液的目的是将Fe²⁺完全氧化为Fe³⁺，便于完全沉淀；依据图表数据分析，为使Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀完全，而Zn（OH）₂不沉淀，应控制溶液的pH范围为5.2～5.4；为控制上述PH范围可选择加入的试剂或药品不能引入新的杂质，氨水会引入铵根离子，固体氢氧化钠会引入钠离子，ZnO、ZnCO₃，会降低溶液PH且不引入新的杂质；
故答案为：将Fe²⁺完全氧化为Fe³⁺，5.2～5.4；AD；
（3）在“除杂Ⅱ”步骤中，加入Zn粉的作用是除去溶液中的Cu²⁺．“操作A”的名称是硫酸锌溶液得到晶体的方法是利用加热蒸发浓缩，冷却结晶得到；
故答案为：除去溶液中的Cu²⁺；冷却结晶；　　　　
（4）常温下，已知K_sp〔Cu（OH）₂〕=2×10^-20，某CuSO₄溶液里c（Cu²⁺）=0.02mol?L^-1，如果要生成Cu（OH）₂沉淀，Q≥Ksp，K_sp〔Cu（OH）₂〕=c（Cu²⁺）×c²（OH^-）=2×10^-20，c（OH^-）=

Ksp c(Cu2+)

=

2×10-20 0.02

=10^-9mol/L，c（H⁺）=10^-5mol/L，PH=5，则应调整溶液pH大，5；
故答案为：5；

点评：本题考查了物质分离实验过程和分离原理的理解应用，除杂试剂选择和提纯物质方法，沉淀溶解平衡的计算应用，掌握基础是关键，题目难度中等．