Question

工业上用菱锌矿（ZnCO₃，含少量Fe₂O₃、SiO₂及不溶于酸的杂质）为原料制取硫酸锌，其工艺流程如图所示：

已知金属离子在溶液中开始沉淀和沉淀完全时的pH：

	开始沉淀时的pH	沉淀完全时的pH
Fe2+	7.6	9.7
Fe3+	2.7	3.2
Zn2+	6.2	9.7

（1）操作a的名称是

 

，该实验操作中所需的玻璃仪器有

 

．
（2）请用离子方程式表示加入H₂O₂的作用

 

．
（3）加入ZnO调节溶液pH的范围为

 

．

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：菱锌矿主要成分为ZnCO₃，含少量Fe₂O₃、SiO₂及不溶于酸的杂质，加入稀硫酸后碳酸锌、氧化铁溶解，二氧化硅等不溶物形成沉淀，通过过滤可以分离出不溶物；向所得滤液中加入双氧水将亚铁离子氧化成铁离子，再加入ZnO调节溶液pH，将铁离子完全生成氢氧化铁沉淀，通过过滤得到纯净的硫酸锌，
（1）根据流程可知，操作a目的是分离出硫酸锌溶液和滤渣，据此判断操作方法及使用的玻璃仪器；
（2）根据金属离子在溶液中开始沉淀和沉淀完全时的pH可知，亚铁离子完全沉淀时锌离子也完全沉淀，无法除去亚铁离子，所以应该将亚铁离子氧化成铁离子，然后调节溶液的pH在3.2～6.2，从而除去杂质，双氧水的作用是将亚铁离子氧化成铁离子，据此写出反应的离子方程式；
（3）根据“金属离子在溶液中开始沉淀和沉淀完全时的pH”确定加入ZnO调节溶液pH的范围．

解答： 解：工业上用菱锌矿（ZnCO₃，含少量Fe₂O₃、SiO₂及不溶于酸的杂质）为原料制取硫酸锌，其工艺流程为：菱锌矿主要成分为ZnCO₃，含少量Fe₂O₃、SiO₂及不溶于酸的杂质，加入稀硫酸后碳酸锌、氧化铁溶解，二氧化硅等不溶物形成沉淀，通过过滤可以分离出不溶物；向所得滤液中加入双氧水将亚铁离子氧化成铁离子，再加入ZnO调节溶液pH，将铁离子完全生成氢氧化铁沉淀，通过过滤得到纯净的硫酸锌，
（1）根据题中流程可知，通过过滤将硫酸锌溶液和滤渣分离，则操作a的名称为过滤；过滤是把不溶于液体的固体与液体分离的一种方法，过滤操作的装置由铁架台、烧杯、玻璃棒、漏斗等仪器组成，则使用的玻璃仪器为烧杯、漏斗、玻璃棒，
故答案为：过滤；烧杯、漏斗、玻璃棒；
（2）加入双氧水目的是将亚铁离子氧化成铁离子，以便通过调节溶液pH将杂质除去，从而得到较纯净的硫酸锌，反应的离子反应为：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）铁离子开始沉淀的pH为2.7，完全沉淀时的pH为3.2，锌离子开始沉淀的pH为6.2，所以除去铁离子且不影响锌离子的pH范围为3.2～6.2，故答案为：3.2～6.2．

点评：本题考查了物质的分离与提纯方法，题目难度中等，正确分析反应流程得出反应原理为解答本题的关键，注意掌握常见物质的分离、提纯方法及化学实验基本操作方法，（3）为易错点，注意调节的pH满足：铁离子完全除去、锌离子不会生成沉淀．