待沉淀離子 | Fe2+ | Fe3+ | Zn2+ |
開始沉淀時pH | 5.8 | 1.1 | 5.9 |
完全沉淀時pH | 8.8 | 3.2 | 8.0 |
分析 菱鋅礦主要成分為ZnCO3,同時含有MnO、FeO、Fe2O3、SiO2等雜質,向菱鋅礦中加入稀硫酸并加熱,ZnCO3、MnO、FeO、Fe2O3發生反應生成ZnSO4、MnSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3,二氧化硅不溶于稀硫酸,過濾得到濾渣1為SiO2,向濾液中加入高錳酸鉀,發生反應2MnO4-+3Mn2++2H2O═5MnO2↓+4H+,Fe 2+被氧化生成Fe3+,過濾得到MnO2,調節濾液pH為2,根據表中數據知,濾渣2為Fe(OH)3,向濾液中加入Na2CO3,發生反應CO32-+2H+═H2O+CO2↑,同時得到[ZnCO3•2Zn(OH)2•H2O],過濾得到的濾液成分為Na2SO4、K2SO4,將濾渣洗滌、干燥得到產品;
(1)ZnCO3酸溶時和稀硫酸反應生成硫酸鋅和二氧化碳、水;
(2)用KMnO4溶液除去Mn2+時,發生氧化還原反應生成二氧化錳和氫離子;
(3)濾渣2主要成分的化學式是Fe(OH)3;
(4)過濾2所得濾液中溶質為Na2SO4、K2SO4;
(5)生成的產品可能吸附硫酸根離子,硫酸根離子用鹽酸酸化的氯化鋇溶液檢驗;
(6)Zn2+完全沉淀時溶液中c(Zn2+)=10-5mol•L-1,溶液的pH=8,則溶液中c(OH-)=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-8}}$mol/L=10-6
mol/L,則該溫度下Ksp[Zn(OH)2]=c(Zn2+).c2(OH-).
解答 解:菱鋅礦主要成分為ZnCO3,同時含有MnO、FeO、Fe2O3、SiO2等雜質,向菱鋅礦中加入稀硫酸并加熱,ZnCO3、MnO、FeO、Fe2O3發生反應生成ZnSO4、MnSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3,二氧化硅不溶于稀硫酸,過濾得到濾渣1為SiO2,向濾液中加入高錳酸鉀,發生反應2MnO4-+3Mn2++2H2O═5MnO2↓+4H+,Fe 2+被氧化生成Fe3+,過濾得到MnO2,調節濾液pH為2,根據表中數據知,濾渣2為Fe(OH)3,向濾液中加入Na2CO3,發生反應CO32-+2H+═H2O+CO2↑,同時得到[ZnCO3•2Zn(OH)2•H2O],過濾得到的濾液成分為Na2SO4、K2SO4,將濾渣洗滌、干燥得到產品;
(1)ZnCO3酸溶時和稀硫酸反應生成硫酸鋅和二氧化碳、水,離子方程式為ZnCO3+2H+═Zn2++H2O+CO2↑
,故答案為:ZnCO3+2H+═Zn2++H2O+CO2↑;
(2)高錳酸鉀具有強氧化性,錳離子具有還原性,能被酸性高錳酸鉀溶液氧化,用KMnO4溶液除去Mn2+時,發生氧化還原反應生成二氧化錳和氫離子,離子方程式為2MnO4-+3Mn2++2H2O═5MnO2↓+4H+,
故答案為:2MnO4-+3Mn2++2H2O═5MnO2↓+4H+;
(3)通過以上分析知,濾渣2主要成分的化學式是Fe(OH)3,故答案為:Fe(OH)3;
(4)過濾2所得濾液中溶質為Na2SO4、K2SO4,所以含有的陽離子為Na+、K+,
故答案為:Na+、K+;
(5)生成的產品可能吸附硫酸根離子,硫酸根離子用鹽酸酸化的氯化鋇溶液檢驗,其檢驗方法為取最后一次洗滌液,加鹽酸酸化的氯化鋇溶液,若無沉淀,則已洗凈,
故答案為:取最后一次洗滌液,加鹽酸酸化的氯化鋇溶液,若無沉淀,則已洗凈;
(6)Zn2+完全沉淀時溶液中c(Zn2+)=10-5mol•L-1,溶液的pH=8,則溶液中c(OH-)=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-8}}$mol/L=10-6
mol/L,則該溫度下Ksp[Zn(OH)2]=c(Zn2+).c2(OH-)=10-5.(10-6)2=10-17,
故答案為:10-17.
點評 本題考查物質分離和提純,為高頻考點,涉及難溶物的溶解平衡、離子檢驗、氧化還原反應等知識點,側重考查基本原理,明確流程圖中發生的反應及基本操作、物質的性質,難點是溶度積常數計算,題目難度中等.
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