Question

氧化鋅為白色粉末，可用于濕疹、癬等皮膚病的治療．純化工業(yè)級(jí)氧化鋅（含有Fe（Ⅱ），Mn（Ⅱ），Ni（Ⅱ）等雜質(zhì)）的流程如下：
工業(yè)ZnO

稀H2SO4

①

浸出液

調(diào)PH約為5

適量高錳酸鉀溶液②

過(guò)濾

濾液

Zn

③

過(guò)濾

濾液

Na2CO3

④

過(guò)濾

濾餅

煅燒

⑤

ZnO
提示：在本實(shí)驗(yàn)條件下，Ni（Ⅱ）不能被氧化，高錳酸鉀的還原產(chǎn)物是MnO₂．
回答下列問(wèn)題：
（1）反應(yīng)②中除掉的雜質(zhì)離子是

 

，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

 

；加高錳酸鉀溶液前，若pH較低，對(duì)除雜的影響是

 

；
（2）反應(yīng)③的反應(yīng)類(lèi)型為

 

，過(guò)濾得到的濾渣中，除了過(guò)量的鋅外還有

 

；
（3）反應(yīng)④形成的沉淀要用水洗，檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈的方法是

 

．
（4）反應(yīng)④中產(chǎn)物的成分可能是ZnCO₃?xZn（OH）₂．取干操后的濾餅11.2g，煅燒后可得到產(chǎn)品8.1g．則x等于

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離、提純的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：純化工業(yè)級(jí)氧化鋅和稀硫酸反應(yīng)導(dǎo)致溶液中存在Fe²⁺、Mn²⁺、Zn²⁺和Ni²⁺，向浸出液中加入適量高錳酸鉀溶液并調(diào)節(jié)溶液的pH約為5，Ni（Ⅱ）不能被氧化，F(xiàn)e²⁺、Mn²⁺被氧化而被除去，同時(shí)溶液中有MnO₂生成，過(guò)濾后，向?yàn)V液中加入Zn過(guò)濾，Zn和Ni²⁺發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Ni，溶液中存在Zn²⁺，向?yàn)V液中加入碳酸鈉溶液，生成碳酸鋅沉淀，煅燒碳酸鋅沉淀生成ZnO，據(jù)此分析解答．

解答： 解：純化工業(yè)級(jí)氧化鋅和稀硫酸反應(yīng)導(dǎo)致溶液中存在Fe²⁺、Mn²⁺、Zn²⁺和Ni²⁺，向浸出液中加入適量高錳酸鉀溶液并調(diào)節(jié)溶液的pH約為5，Ni（Ⅱ）不能被氧化，F(xiàn)e²⁺、Mn²⁺被氧化而被除去，同時(shí)溶液中有MnO₂生成，過(guò)濾后，向?yàn)V液中加入Zn過(guò)濾，Zn和Ni²⁺發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Ni，溶液中存在Zn²⁺，向?yàn)V液中加入碳酸鈉溶液，生成碳酸鋅沉淀，煅燒碳酸鋅沉淀生成ZnO，
（1）通過(guò)以上分析知，酸性高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性，將Fe²⁺、Mn²⁺氧化生成鐵離子、MnO₂，Zn²⁺和Ni²⁺與酸性高錳酸鉀溶液不反應(yīng)，所以反應(yīng)②中除掉的雜質(zhì)離子是Fe²⁺和Mn²⁺，發(fā)生的離子反應(yīng)有MnO₄^-+3Fe²⁺+7H₂O═MnO₂↓+3Fe（OH）₃↓+5H⁺、3Mn²⁺+2MnO₄^-+2H₂O═5MnO₂↓+4H⁺，如果溶液的pH較低，溶液呈酸性，則不能生成Fe（OH）₃和MnO₂沉淀而導(dǎo)致無(wú)法除去Fe²⁺和Mn²⁺，
故答案為：Fe²⁺和Mn²⁺；MnO₄^-+3Fe²⁺+7H₂O═MnO₂↓+3Fe（OH）₃↓+5H⁺； 3Mn²⁺+2MnO₄^-+2H₂O═5MnO₂↓+4H⁺；不會(huì)形成Fe（OH）₃和MnO₂沉淀，或無(wú)法除去Fe²⁺和Mn²⁺；
（2）過(guò)濾后，向?yàn)V液中加入Zn過(guò)濾，Zn和Ni²⁺發(fā)生置換反應(yīng)生成Ni，Ni不溶于水，所以濾渣中含有Ni和Zn，
故答案為：置換反應(yīng)；Ni；
（3）如果沉淀洗滌不干凈，則洗滌液中含有硫酸根離子，硫酸根離子和鋇離子反應(yīng)生成硫酸鋇白色沉淀，其檢驗(yàn)方法是：取最后一次洗滌液少量，滴入稀鹽酸，加入氯化鋇溶液，沒(méi)有白色沉淀生成，證明洗滌干凈，
故答案為：取最后一次洗滌液少量，滴入稀鹽酸，加入氯化鋇溶液，沒(méi)有白色沉淀生成，證明洗滌干凈；
（4）設(shè)ZnCO₃?xZn（OH）₂的物質(zhì)的量為ymol，ZnCO₃?xZn（OH）₂煅燒得到ZnO，則固體質(zhì)量減少的質(zhì)量為二氧化碳、水的質(zhì)量，n（ZnO）=

8.1g

81g/mol

=0.1mol，
根據(jù)固體質(zhì)量減少的質(zhì)量、ZnO的物質(zhì)的量列方程式為

44y+18xy=11.2-8.1 y+xy=0.1

解得

x=1 y=0.05

，
故答案為：1．

點(diǎn)評(píng)：本題考查混合物的分離和提純，側(cè)重考查學(xué)生分析問(wèn)題、解答問(wèn)題能力，明確流程圖中各個(gè)步驟發(fā)生的反應(yīng)及溶液中存在的微粒，知道常見(jiàn)離子的檢驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，題目難度中等．