Question

3．以煉鋅廠的煙道灰（主要成分為ZnO，另含少量Fe₂O₃、CuO、SiO₂、MnO等）為原料可生產(chǎn)草酸鋅晶體（ZnC₂O₄•2H₂O）

有關(guān)氫氧化物開始沉淀和沉淀完全的pH如下表：

氫氧化物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Cu（OH）2	Zn（OH）2
開始沉淀的pH	1.5	6.5	4.2	5.4
沉淀完全的pH	3.3	9.7	6.7	8.2

請問答下列問題：
（1）濾渣A的主要成分為SiO₂，濾渣B的主要成分為Fe（OH）₃．
（2）除錳過程中產(chǎn)生MnO（OH）₂沉淀的離子方程式為Mn²⁺+H₂O₂+H₂O=MnO（OH）₂↓+2H⁺．
（3）①除鐵（部分Cu²⁺可能被除去）時加入ZnO控制反應(yīng)液pH的范圍為3.3～5.4．
②上述流程中除鐵與除銅的順序不能顛倒，否則除鐵率會減小，其原因是先加入ZnS會將Fe³⁺還原為Fe²⁺，使鐵元素難以除去．
（4）沉淀后要獲得干燥純凈草酸鋅晶體，需進行的操作是過濾、洗滌、干燥．
（5）將草酸鋅晶體加熱分解可得到一種納米材料．加熱過程中固體殘留率隨溫度的變化如圖所示，300℃～460℃范圍內(nèi)，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為ZnC₂O₄$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$ZnO+CO↑+CO₂↑．

Answer 1

分析 用鹽酸酸浸時SiO₂不溶解，過濾分離，濾渣A為SiO₂，濾液中加入過氧化氫進行除錳，再通過調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，過濾分離，濾液中再加入ZnS，Cu²⁺轉(zhuǎn)化為CuS沉淀，過濾除去，濾液中注意為氯化鋅，加入草酸銨得到草酸鋅晶體，最終的濾液中含有氯化銨等．
（1）由分析可知，濾渣A為二氧化硅，濾渣B為氫氧化鐵；
（2）除錳過程中產(chǎn)生MnO（OH）₂沉淀，根據(jù)電荷守恒應(yīng)有氫離子生成；
（3）①除鐵（部分Cu²⁺可能被除去）時加入ZnO控制pH使鐵離子沉淀完全，而Zn²⁺不能沉淀；
②ZnS會將Fe³⁺還原為Fe²⁺，使鐵元素難以除去；
（4）沉淀后要獲得干燥純凈草酸鋅晶體，需經(jīng)過過濾、洗滌、干燥；
（5）ZnC₂O₄•2H₂O晶體中的ZnC₂O₄質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{153}{153+36}$×100%=80.95%，故A點完全失去結(jié)晶水，化學(xué)式為ZnC₂O₄，假設(shè)B點為ZnO，則殘留固體占有的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{81}{153+36}$×100%=42.86%，故B點殘留固體為ZnO，結(jié)合原子守恒可知還生成等物質(zhì)的量的CO與CO₂．

解答 解：用鹽酸酸浸時SiO₂不溶解，過濾分離，濾渣A為SiO₂，濾液中加入過氧化氫進行除錳，再通過調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，過濾分離，濾液中再加入ZnS，Cu²⁺轉(zhuǎn)化為CuS沉淀，過濾除去，濾液中注意為氯化鋅，加入草酸銨得到草酸鋅晶體，最終的濾液中含有氯化銨等．
（1）由分析可知，濾渣A為SiO₂，濾渣B為Fe（OH）₃，
故答案為：SiO₂；Fe（OH）₃；
（2）除錳過程中產(chǎn)生MnO（OH）₂沉淀，根據(jù)電荷守恒應(yīng)有氫離子生成，反應(yīng)離子方程式為：Mn²⁺+H₂O₂+H₂O=MnO（OH）₂↓+2H⁺，
故答案為：Mn²⁺+H₂O₂+H₂O=MnO（OH）₂↓+2H⁺；
（3）①除鐵（部分Cu²⁺可能被除去）時加入ZnO控制pH使鐵離子沉淀完全，而Zn²⁺不能沉淀，故控制反應(yīng)液pH的范圍為3.3～5.4，
故答案為：3.3～5.4；
②除鐵與除銅的順序不能顛倒，否則除鐵率會減小，其原因是：先加入ZnS會將Fe³⁺還原為Fe²⁺，使鐵元素難以除去，
故答案為：先加入ZnS會將Fe³⁺還原為Fe²⁺，使鐵元素難以除去；
（4）沉淀后要獲得干燥純凈草酸鋅晶體，需經(jīng)過過濾、洗滌、干燥，
故答案為：過濾、洗滌、干燥；
（5）ZnC₂O₄•2H₂O晶體中的ZnC₂O₄質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{153}{153+36}$×100%=80.95%，故A點完全失去結(jié)晶水，化學(xué)式為ZnC₂O₄，假設(shè)B點為ZnO，則殘留固體占有的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{81}{153+36}$×100%=42.86%，故B點殘留固體為ZnO，結(jié)合原子守恒可知還生成等物質(zhì)的量的CO與CO₂．300℃～460℃范圍內(nèi)，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：ZnC₂O₄$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$ZnO+CO↑+CO₂↑，
故答案為：ZnC₂O₄$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$ZnO+CO↑+CO₂↑．

點評 本題考查物質(zhì)制備工藝流程，關(guān)鍵是對工藝流程的理解，涉及陌生方程式書寫、物質(zhì)的分離提純、對條件的控制與分析、化學(xué)計算等，是對學(xué)生綜合能力的考查，是高考�？碱}目，熟練掌握元素化合物性質(zhì)．