Question

氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗．纯化工业级氧化锌（含有Fe²⁺，Mn²⁺，Ni²⁺等杂质）的流程如下：
工业ZnO

稀硫酸

①

浸出液

调pH约为5

适量高锰酸钾溶液②

过滤

滤液

Zn

③

过滤

滤液

Na2CO3

④

过滤

滤饼

煅烧

⑤

ZnO
提示：在本实验条件下，Ni²⁺不能被氧化：高锰酸钾的还原产物是MnO₂
已知，部分金属离子氢氧化物完全沉淀的pH如下

金属离子	Zn2+	Fe2+	Fe3+	Ni2+
完全沉淀pH	8.04	8.95	3.17	9.15

回答下列问题：
（1）反应②中除掉的杂质离子是

 

，发生反应的一个离子方程式

 

，
加高锰酸钾溶液前，若pH较低，对除杂的影响是

 

．
（2）反应③的反应类型为

 

．过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有

 

．
（3）反应④形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是

 

．
（4）反应④中产物的成分可能是ZnCO₃?xZn（OH）₂，取干操后的滤饼11.2g，煅烧后可得到产品8.1g，则x等于

 

．
（5）由ZnO可制备皓矾ZnSO₄?7H₂O，在实验室由ZnSO₄溶液制备皓矾的基本操作是蒸发浓缩、

 

、

 

、洗涤和干燥．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,几组未知物的检验

专题：实验题

分析：（1）在流程中的浸出液中含有Zn²⁺，③为锌与镍离子的反Fe²⁺，Mn²⁺，Ni²⁺，加入高锰酸钾后③为锌与镍离子的反来铁离子和锰离子被氧化，在PH约为5时，生成3Fe（OH）₃和MnO₂沉淀，如果PH过小会使这些沉淀溶解，不能有效除去Fe²⁺，Mn²⁺；
（2）反应③中加入Zn后，由于Zn比Ni活泼，可置换出Ni，以达到除Ni的目的；
（3）检验沉淀是否洗涤干净，就是检验沉淀上是否有某些可溶性的离子；
（4）根据ZnCO₃?xZn（OH）₂分解后的有关质量，利用方程式进行计算；
（5）从溶液中获得的晶体，要根据晶体的特点，采用不同的结晶方法；

解答： 解：（1）在流程中的浸出液中含有Zn²⁺，③为锌与镍离子的反Fe²⁺，Mn²⁺，Ni²⁺，加入高锰酸钾后③为锌与镍离子的反来铁离子和锰离子被氧化，在PH约为5时，生成3Fe（OH）₃和MnO₂沉淀，发生的反应：MnO₄^-+3Fe²⁺+7H₂O=3Fe（OH）₃↓+MnO₂↓+5H⁺，2 MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺，从而除去Fe²⁺，Mn²⁺，如果PH过小会使这些沉淀溶解，不能有效除去Fe²⁺，Mn²⁺；故答案为：Fe²⁺和Mn²⁺；MnO₄^-+3Fe²⁺+7H₂O=3Fe（OH）₃↓+MnO₂↓+5H⁺，2 MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺；Fe²⁺和Mn²⁺铁离子和锰离子不能生成沉淀，从而无法除去铁和锰杂质．
（2）反应③中加入Zn后，由于Zn比Ni活泼，可置换出Ni，以达到除Ni的目的，反应方程式为：Zn+Ni²⁺═Ni+Zn²⁺，此反应为置换反应，如果锌过量则在滤渣中会有多余的锌，故答案为：置换反应；  镍（Ni）．                       
（3）反应④形沉淀时溶液中还有硫酸盐，通过检验硫酸根离子，可以看出沉淀是否洗涤干净，由于有

CO

2- 3

的干扰，所以先加HNO₃，排除干扰．故答案为：取少量水洗夜于试管中，滴入1～2滴稀硝酸，再滴入硝酸钡溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤干净．
（4）ZnCO₃?xZn（OH）₂

高温  .

（x+1）ZnO+xH₂O↑+CO₂↑
       125+99x            （x+1）×81
         11.2                  8.1

125+99x

11.2

=

(x+1)×81

8.1

        x=1
故答案为：1                                     
（5）从溶液中获得的晶体ZnSO₄?7H₂O，根据晶体的特点，采用降温结晶的方法，所以在蒸发浓缩后再冷却结晶、过滤，故答案为：冷却结晶、过滤．

点评：工艺流程、化学实验、化学计算 本题把工业流程和化学实验、化学计算有机结合起来，有一定的综合性，但难度不大，关键是要把工业流程理解清楚，就可解决问题．