Question

【题目】锌灰是炼锌厂的烟道灰，含ZnO 35%以上，还含有少量的氧化锰(MnO)、氧化铜、 铁的氧化物和不溶于酸的杂质，工业上常用酸浸法回收 ZnSO4·7H2O。已知 ZnSO4·7H2O 晶体易溶于水，难溶于酒精，某兴趣小组实验室模拟回收 ZnSO4·7H2O 晶体，流程如下：

请回答：

(1)分析步骤 II 中的操作和原理， 回答下列问题：

①结合表 1、 2，分析选择的 pH 及温度分别是______________________， 其中， 可以采用加入_________________________来调节 pH ；

表1 pH对ZnSO4.7H2O 回收量及纯度的影响

pH	ZnSO4.7H2O 回收量（g）	产品中Fe的含量%	产品中其他重金属含量%
1	114.32	0.750	0.059
2	114.4	0.086	0.056
3	113.68	0.034	0.054
4	113.60	0.010	0.050
5	112.43	0.010	0.050

表2 温度对ZnSO4.7H2O 回收量及纯度的影响

温度 (℃)	ZnSO4.7H2O 回收量（g）	产品中F的含量%	产品中其他重金属含量%
20	111.45	0.011	0.052
40	112.89	0.010	0.051
60	113.30	0.010	0.050
80	113.80	0.010	0.050
90	114.40	0.091	0.048

②酸性 KMnO4 溶液将溶液中的 Fe2+氧化，生成两种沉淀；同时，过量的高锰酸钾在微酸性的条件能自动分解生成MnO2 沉淀。试写出在该环境下，KMnO4 溶液氧化 Fe2+的离子反应方程式_________________________________________。 若用稀硝酸做氧化剂，除了产物中可能含有 Zn(NO3)2 外，还可能的缺点是：_________________________；

(2)分析整个实验过程中，回答下列问题：

①滤渣 B 的主要成分为___________________________；

②如何检验滤液B中是否含有铁元素_____________________________________；

③写出生成滤渣C的离子方程式__________________________________________；

(3)为测定 ZnSO4·7H2O 晶体的纯度，可用 K4Fe(CN)6 标准液进行滴定。主要原理如下：2K4Fe(CN)6+ 3ZnSO4= K2Zn3[Fe(CN)6]2↓+ 3K2SO4

准确称取 5.000g ZnSO4·7H2O 晶体，用蒸馏水溶解并定容至 250mL，准确移取该溶液 25.00mL至锥形瓶中，用 0.0500mol/L K4Fe(CN)6 溶液进行滴定，所得数据如下表：

实验次数	滴定前读数/mL	滴定后读数/mL
1	0.10	19.92
2	1.34	21.12
3	0.00	20.10

则 ZnSO4·7H2O 晶体的纯度是_______________(以质量分数表示，保留到小数点后两位)。

Answer 1

【答案】4，60oC ZnO MnO4- + 3Fe2+ + 7H2O = MnO2↓+ 3Fe(OH)3↓+ 5H+ 产生氮氧化合物污染环境 氢氧化铁、二氧化锰 在试管中取少量滤液B,滴加2滴KSCN溶液，若溶液变红则有铁元素，不变红则无铁元素 Zn + Cu2+ == Zn2+ + Cu 85.24%

【解析】

(1)①从表1可以看出，pH=4时，杂质含量最少，且ZnSO4.7H2O 回收量相对较多；温度60℃时，总体看，杂质含量最少，且ZnSO4.7H2O 回收量相对较多；从不引入杂质的角度考虑，可以采用加入ZnO来调节pH；

②由题意知，KMnO4 溶液氧化Fe2+，生成MnO2和Fe(OH)3。若用稀硝酸做氧化剂，除了产物中可能含有 Zn(NO3)2 外，还可能的缺点是：硝酸被还原，生成氮的氧化物；

(2)①滤渣 B 的主要成分为MnO2和Fe(OH)3；

②滤液B中如果含有铁元素，则为Fe3+，所以应使用KSCN溶液；

③用Zn处理的是Cu2+，所以生成滤渣C应为Cu；

(3)从表中数据看，实验3的数据为失真数据，前两次实验中，K4Fe(CN)6 溶液的体积平均为19.8mL。设样品中含ZnSO4·7H2O晶体的纯度为x

(1)①从表1可以看出，pH=4时，杂质含量最少，且ZnSO4.7H2O 回收量相对较多；温度60℃时，总体看，杂质含量最少，且ZnSO4.7H2O 回收量相对较多；从不引入杂质的角度考虑，可以采用加入ZnO来调节pH；答案为：4，60oC；ZnO；

②由题意知，KMnO4 溶液氧化Fe2+，生成MnO2和Fe(OH)3，然后利用电子守恒、质量守恒进行配平，即得MnO4- + 3Fe2+ + 7H2O = MnO2↓+ 3Fe(OH)3↓+ 5H+。若用稀硝酸做氧化剂，除了产物中可能含有 Zn(NO3)2 外，还可能的缺点是：硝酸被还原，生成氮的氧化物；答案为：MnO4- + 3Fe2+ + 7H2O = MnO2↓+ 3Fe(OH)3↓+ 5H+；产生氮氧化合物污染环境；

(2)①滤渣 B 的主要成分为MnO2和Fe(OH)3；答案为：氢氧化铁、二氧化锰；

②滤液B中如果含有铁元素，则为Fe3+，所以应使用KSCN溶液；答案为：在试管中取少量滤液B，滴加2滴KSCN溶液，若溶液变红则有铁元素，不变红则无铁元素；

③用Zn处理的是Cu2+，所以生成滤渣C应为Cu，反应的离子方程式为Zn + Cu2+ == Zn2+ + Cu；答案为：Zn + Cu2+ == Zn2+ + Cu；

(3)从表中数据看，实验3的数据为失真数据，前两次实验中，K4Fe(CN)6 溶液的体积平均为19.8mL。设样品中含ZnSO4·7H2O晶体的纯度为x

。答案为：85.24%。