Question

20．硫酸鋅是一種重要的化工原料，廣泛用于農(nóng)業(yè)、化工、電鍍、水處理等行業(yè)．用煉鋅廠廢渣（含ZnO、FeO、CuO）回收生產(chǎn)一水硫酸鋅的工藝流程如圖所示：
已知：某溫度下，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）酸浸時(shí)，為提高浸出速率，可采取的措施是攪拌、適當(dāng)升溫或?qū)�廢渣碾細(xì)成粉末（填兩種）．
（2）氧化、中和時(shí)，需要用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為4.5～5.0，原因是除去過量硫酸，使鐵離子全部沉淀．
（3）氧化、中和時(shí)用漂白粉作氧化劑，此時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O；實(shí)際操作中通入空氣的作用是加快氧化反應(yīng)速率．
（4）操作X的名稱為過濾．
（5）第三次操作X后，得到成品的步驟為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾，洗滌，加熱脫水．
（6）已知：向漂白粉中加入稀硫酸會有氯氣生成．某含氯廢水（pH約為9）中可能存在Cl^-、ClO^-中的一種或兩種．請?jiān)O(shè)計(jì)檢驗(yàn)含氯廢水中是否存在Cl^-、ClO^-的實(shí)驗(yàn)方案：取少量廢水于試管中，加入硝酸銀溶液，有白色沉淀生成說明廢液中含氯離子，若無白色沉淀生成，則說明無氯離子存在，上層清液中加入品紅溶液，若無變紅色現(xiàn)象，則不含次氯酸根離子，若加入品紅溶液后變紅色，說明含次氯酸根離子，即加入硝酸銀溶液生成白色沉淀，上層清液中滴入品紅溶液變紅色證明廢液中含Cl^-、ClO^-兩種離子，若加入硝酸銀溶液生成無白色沉淀，上層清液中滴入品紅溶液變紅色證明廢液中含次氯酸根離子，若加入硝酸銀溶液生成有白色沉淀，上層清液中滴入品紅溶液無變紅色現(xiàn)象，說明廢液中含氯離子，．
實(shí)驗(yàn)中可供選擇的試劑：稀鹽酸、稀硝酸、稀硫酸、品紅溶液、AgNO₃溶液．

Answer 1

分析 煉鋅廠廢渣（含ZnO、FeO、CuO）加入硫酸酸浸，ZnO、FeO、CuO與硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅、硫酸亞鐵以及硫酸銅，過濾得到濾液中加入空氣、氫氧化鈉溶液和漂白粉，其中漂白粉的作用是氧化亞鐵離子為鐵離子，氫氧化鈉是中和加入過量的酸，調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子全部沉淀，過濾得到濾液中主要是硫酸鋅、硫酸銅溶液，加入鋅粉，與硫酸銅反應(yīng)得到銅單質(zhì)，過濾得到濾液為硫酸鋅，第三次操作X后，得到成品的步驟為蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌，加熱脫水得到硫酸鋅，
（1）提高浸出速率可以攪拌、適當(dāng)升溫、將廢渣碾細(xì)成粉末可加快反應(yīng)速率等措施；
（2）用氫氧化鈉溶液可以除去過量硫酸，使鐵離子全部沉淀；
（3）漂白粉中的次氯酸根離子具有強(qiáng)氧化性，在酸性溶液中氧化亞鐵離子為鐵離子，通入空氣是為了加快氧化的反應(yīng)速率；
（4）分析可知操作X為分離固體和溶液的操作是過濾操作；
（5）第三次操作X后，從溶液中得到成品的步驟為通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌、干燥受熱失水得到硫酸鋅；
（6）檢驗(yàn)含氯廢水中是否存在Cl^-、ClO^-的實(shí)驗(yàn)方案是利用所給試劑中的硝酸銀溶液會和氯離子生成白色沉淀氯化銀，據(jù)此設(shè)計(jì)檢驗(yàn)氯離子，利用氯廢水中加入稀硫酸會有淡黃綠色氯氣生成，證明含兩種離子，溶液中滴入品紅溶液會褪色，實(shí)驗(yàn)證明含有次氯酸根離子；

解答 解：煉鋅廠廢渣（含ZnO、FeO、CuO）加入硫酸酸浸，ZnO、FeO、CuO與硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅、硫酸亞鐵以及硫酸銅，過濾得到濾液中加入空氣、氫氧化鈉溶液和漂白粉，其中漂白粉的作用是氧化亞鐵離子為鐵離子，氫氧化鈉是中和加入過量的酸，調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子全部沉淀，過濾得到濾液中主要是硫酸鋅、硫酸銅溶液，加入鋅粉，與硫酸銅反應(yīng)得到銅單質(zhì)，過濾得到濾液為硫酸鋅，第三次操作X后，得到成品的步驟為蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌，加熱脫水得到硫酸鋅，
（1）提高浸出速率可以攪拌、適當(dāng)升溫、將廢渣碾細(xì)成粉末可加快反應(yīng)速率等措施，
故答案為：攪拌、適當(dāng)升溫、將廢渣碾細(xì)成粉末；
（2）氧化、中和時(shí)，需要用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為4.5～5.0，原因是除去過量硫酸，使鐵離子全部沉淀，
故答案為：除去過量硫酸，使鐵離子全部沉淀；
（3）漂白粉中的次氯酸根離子具有強(qiáng)氧化性，在酸性溶液中氧化亞鐵離子為鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O，通入空氣是為了加快氧化的反應(yīng)速率，
故答案為：2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O，加快氧化反應(yīng)速率；
（4）分析可知操作X為分離固體和溶液的操作是過濾操作，
故答案為：過濾；
（5）第三次操作X后，從溶液中得到成品的步驟為通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌、干燥受熱失水得到硫酸鋅，
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；
（6）檢驗(yàn)含氯廢水中是否存在Cl^-、ClO^-的實(shí)驗(yàn)方案是利用所給試劑中的硝酸銀溶液會和氯離子生成白色沉淀氯化銀，據(jù)此設(shè)計(jì)檢驗(yàn)氯離子，溶液中滴入品紅溶液會褪色，實(shí)驗(yàn)證明含有次氯酸根離子，具體操作是：取少量廢水于試管中，加入硝酸銀溶液，有白色沉淀生成說明廢液中含氯離子，若無白色沉淀生成，則說明無氯離子存在，上層清液中加入品紅溶液，若無變紅色現(xiàn)象，則不含次氯酸根離子，若加入品紅溶液后變紅色，說明含次氯酸根離子，即加入硝酸銀溶液生成白色沉淀，上層清液中滴入品紅溶液變紅色證明廢液中含Cl^-、ClO^-兩種離子，若加入硝酸銀溶液生成無白色沉淀，上層清液中滴入品紅溶液變紅色證明廢液中含次氯酸根離子，若加入硝酸銀溶液生成有白色沉淀，上層清液中滴入品紅溶液無變紅色現(xiàn)象，說明廢液中含氯離子，
故答案為：取少量廢水于試管中，加入硝酸銀溶液，有白色沉淀生成說明廢液中含氯離子，若無白色沉淀生成，則說明無氯離子存在，上層清液中加入品紅溶液，若無變紅色現(xiàn)象，則不含次氯酸根離子，若加入品紅溶液后變紅色，說明含次氯酸根離子，即加入硝酸銀溶液生成白色沉淀，上層清液中滴入品紅溶液變紅色證明廢液中含Cl^-、ClO^-兩種離子，若加入硝酸銀溶液生成無白色沉淀，上層清液中滴入品紅溶液變紅色證明廢液中含次氯酸根離子，若加入硝酸銀溶液生成有白色沉淀，上層清液中滴入品紅溶液無變紅色現(xiàn)象，說明廢液中含氯離子；

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)的分離提純實(shí)驗(yàn)過程分析判斷，離子檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，注意離子性質(zhì)的熟練掌握，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．