Question

20．硫酸锌是一种重要的化工原料，广泛用于农业、化工、电镀、水处理等行业．用炼锌厂废渣（含ZnO、FeO、CuO）回收生产一水硫酸锌的工艺流程如图所示：
已知：某温度下，K_sp[Zn（OH）₂]=1.2×10^-17，K_sp[Fe（OH）₂]=8.0×10^-16，K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38
（1）酸浸时，为提高浸出速率，可采取的措施是搅拌、适当升温或将废渣碾细成粉末（填两种）．
（2）氧化、中和时，需要用NaOH溶液调节pH为4.5～5.0，原因是除去过量硫酸，使铁离子全部沉淀．
（3）氧化、中和时用漂白粉作氧化剂，此时发生反应的化学方程式为2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O；实际操作中通入空气的作用是加快氧化反应速率．
（4）操作X的名称为过滤．
（5）第三次操作X后，得到成品的步骤为蒸发浓缩、冷却结晶，过滤，洗涤，加热脱水．
（6）已知：向漂白粉中加入稀硫酸会有氯气生成．某含氯废水（pH约为9）中可能存在Cl^-、ClO^-中的一种或两种．请设计检验含氯废水中是否存在Cl^-、ClO^-的实验方案：取少量废水于试管中，加入硝酸银溶液，有白色沉淀生成说明废液中含氯离子，若无白色沉淀生成，则说明无氯离子存在，上层清液中加入品红溶液，若无变红色现象，则不含次氯酸根离子，若加入品红溶液后变红色，说明含次氯酸根离子，即加入硝酸银溶液生成白色沉淀，上层清液中滴入品红溶液变红色证明废液中含Cl^-、ClO^-两种离子，若加入硝酸银溶液生成无白色沉淀，上层清液中滴入品红溶液变红色证明废液中含次氯酸根离子，若加入硝酸银溶液生成有白色沉淀，上层清液中滴入品红溶液无变红色现象，说明废液中含氯离子，．
实验中可供选择的试剂：稀盐酸、稀硝酸、稀硫酸、品红溶液、AgNO₃溶液．

Answer 1

分析 炼锌厂废渣（含ZnO、FeO、CuO）加入硫酸酸浸，ZnO、FeO、CuO与硫酸反应生成硫酸锌、硫酸亚铁以及硫酸铜，过滤得到滤液中加入空气、氢氧化钠溶液和漂白粉，其中漂白粉的作用是氧化亚铁离子为铁离子，氢氧化钠是中和加入过量的酸，调节溶液PH使铁离子全部沉淀，过滤得到滤液中主要是硫酸锌、硫酸铜溶液，加入锌粉，与硫酸铜反应得到铜单质，过滤得到滤液为硫酸锌，第三次操作X后，得到成品的步骤为蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，加热脱水得到硫酸锌，
（1）提高浸出速率可以搅拌、适当升温、将废渣碾细成粉末可加快反应速率等措施；
（2）用氢氧化钠溶液可以除去过量硫酸，使铁离子全部沉淀；
（3）漂白粉中的次氯酸根离子具有强氧化性，在酸性溶液中氧化亚铁离子为铁离子，通入空气是为了加快氧化的反应速率；
（4）分析可知操作X为分离固体和溶液的操作是过滤操作；
（5）第三次操作X后，从溶液中得到成品的步骤为通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥受热失水得到硫酸锌；
（6）检验含氯废水中是否存在Cl^-、ClO^-的实验方案是利用所给试剂中的硝酸银溶液会和氯离子生成白色沉淀氯化银，据此设计检验氯离子，利用氯废水中加入稀硫酸会有淡黄绿色氯气生成，证明含两种离子，溶液中滴入品红溶液会褪色，实验证明含有次氯酸根离子；

解答 解：炼锌厂废渣（含ZnO、FeO、CuO）加入硫酸酸浸，ZnO、FeO、CuO与硫酸反应生成硫酸锌、硫酸亚铁以及硫酸铜，过滤得到滤液中加入空气、氢氧化钠溶液和漂白粉，其中漂白粉的作用是氧化亚铁离子为铁离子，氢氧化钠是中和加入过量的酸，调节溶液PH使铁离子全部沉淀，过滤得到滤液中主要是硫酸锌、硫酸铜溶液，加入锌粉，与硫酸铜反应得到铜单质，过滤得到滤液为硫酸锌，第三次操作X后，得到成品的步骤为蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，加热脱水得到硫酸锌，
（1）提高浸出速率可以搅拌、适当升温、将废渣碾细成粉末可加快反应速率等措施，
故答案为：搅拌、适当升温、将废渣碾细成粉末；
（2）氧化、中和时，需要用NaOH溶液调节pH为4.5～5.0，原因是除去过量硫酸，使铁离子全部沉淀，
故答案为：除去过量硫酸，使铁离子全部沉淀；
（3）漂白粉中的次氯酸根离子具有强氧化性，在酸性溶液中氧化亚铁离子为铁离子，反应的离子方程式为：2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O，通入空气是为了加快氧化的反应速率，
故答案为：2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O，加快氧化反应速率；
（4）分析可知操作X为分离固体和溶液的操作是过滤操作，
故答案为：过滤；
（5）第三次操作X后，从溶液中得到成品的步骤为通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥受热失水得到硫酸锌，
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；
（6）检验含氯废水中是否存在Cl^-、ClO^-的实验方案是利用所给试剂中的硝酸银溶液会和氯离子生成白色沉淀氯化银，据此设计检验氯离子，溶液中滴入品红溶液会褪色，实验证明含有次氯酸根离子，具体操作是：取少量废水于试管中，加入硝酸银溶液，有白色沉淀生成说明废液中含氯离子，若无白色沉淀生成，则说明无氯离子存在，上层清液中加入品红溶液，若无变红色现象，则不含次氯酸根离子，若加入品红溶液后变红色，说明含次氯酸根离子，即加入硝酸银溶液生成白色沉淀，上层清液中滴入品红溶液变红色证明废液中含Cl^-、ClO^-两种离子，若加入硝酸银溶液生成无白色沉淀，上层清液中滴入品红溶液变红色证明废液中含次氯酸根离子，若加入硝酸银溶液生成有白色沉淀，上层清液中滴入品红溶液无变红色现象，说明废液中含氯离子，
故答案为：取少量废水于试管中，加入硝酸银溶液，有白色沉淀生成说明废液中含氯离子，若无白色沉淀生成，则说明无氯离子存在，上层清液中加入品红溶液，若无变红色现象，则不含次氯酸根离子，若加入品红溶液后变红色，说明含次氯酸根离子，即加入硝酸银溶液生成白色沉淀，上层清液中滴入品红溶液变红色证明废液中含Cl^-、ClO^-两种离子，若加入硝酸银溶液生成无白色沉淀，上层清液中滴入品红溶液变红色证明废液中含次氯酸根离子，若加入硝酸银溶液生成有白色沉淀，上层清液中滴入品红溶液无变红色现象，说明废液中含氯离子；

点评 本题考查了物质的分离提纯实验过程分析判断，离子检验实验设计，注意离子性质的熟练掌握，掌握基础是解题关键，题目难度中等．