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【題目】高純活性氧化鋅可用于光催化、光電極、彩色顯影等領域。以工業級氧化鋅(含 Fe2+Mn2+Cu2+Ni2+Cd2+等)為原料,用硫酸浸出法生產高純活性氧化鋅的工藝流程如下:

回答下列問題:

1)浸出時,為了提高浸出效率采取的措施有(寫兩種):__________

2)氧化時,加入KMnO4溶液是為了除去浸出液中的Fe2+Mn2+(溶液中Mn元素全 部轉化為MnO2),請配平下列除去Fe2+的離子方程式:

______MnO4-+______Fe2++_____=______MnO2↓+______Fe(OH)3↓+______H+

3)加入鋅粉的目的是_____________________

4)已知H2SO4浸出液中,c(Fe2+)=5.04mg/Lc(Mn2+) ="1." 65mg/L

加入KMnO4溶液反應一段時間后,溶液中c(Fe3+) ="0." 56 mg/L,若溶液pH=3,則此時Fe3+_________(填不能)發生沉淀。

若要除盡1m3上述浸出液中的Fe2+Mn2+,需加入________g KMnO4

【答案】將工業級氧化鋅粉碎 、攪拌 1 3 7H2O 1 3 5 調節溶液pH,除去溶液中的Cu2+Ni2+Cd2+ 不能 7.9

【解析】

1)增大接觸可以提高浸出效率,如攪拌、將氧化鋅粉碎等;
2Mn元素化合價由MnO4-+7價降低為MnO2+4價,共降低3價,Fe元素化合價由Fe3++2價升高為FeOH3+1價,共升高1價,化合價升降最小公倍數為3,則MnO4-的系數為1Fe3+的系數為3,由原子守恒可知缺項為水,再結合原子守恒、電荷守恒配平;
3)調節溶液pH,除去溶液中Cu2+Ni2+Cd2+等;
4)①溶液中cFe3+=0.56mgL-1,物質的量濃度為10-5mol/L,溶液pH=3,則溶液中cOH-=10-11mol/L,計算濃度積Qc,與溶度積Ksp[FeOH3]=4.0×10-38比較判斷;
Fe2+轉化為FeOH3Mn2+轉化為MnO2,根據電子轉移守恒計算需要高錳酸鉀的物質的量,進而計算需要高錳酸鉀的質量。

1)浸出時,根據影響速率的因素可知:為了提高浸出效率采取的措施有將工業級氧化鋅粉碎 、攪拌;

2)根據氧化還原反應中電子守恒及離子反應中電荷守恒反應前后的各種元素的原子個數相等,可得反應的離子方程式是:1MnO4- + 3Fe2+ + 7H2O = 1MnO2↓ + 3Fe(OH)3↓ + 5H+

3)經KMnO4溶液氧化后的溶液中加入鋅粉的目的是調節溶液pH,使溶液中的Cu2+Ni2+Cd2+等形成金屬氫氧化物沉淀而除去;

4pH=3c(Fe3+)= 0.56mg/L的溶液中,由于c(OH-)=1.0×10-11 mol/Lc(Fe3+)=1.0×10—5 mol/L,則c(Fe3+)× c3(OH)=1.0×10—38<Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10—38,故沒有Fe(OH)3沉淀;

氧化1 m3c(Fe2+)=5.04 mg/L(0.09 mmol/L)c(Mn2+)=5.04 mg/L(0.03 mmol/L),根據電子守恒有:n(Fe2+)+2n(Mn2+)=3n(MnO4),即0.09 mol+2×0.03 mol=3n(MnO4),解得: n(MnO4)=0.05 mol m(KMnO4)=7.90g

練習冊系列答案
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時間

水樣

0

5

10

15

20

25

Ⅰ(pH=2)

0.40

0.28

0.19

0.13

0.10

0.09

Ⅱ(pH=4)

0.40

0.31

0.24

0.20

0.18

0.16

Ⅲ(pH=4)

0.20

0.15

0.12

0.09

0.07

0.05

Ⅳ(pH=4,含Cu2+)

0.20

0.09

0.05

0.03

0.01

0

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A. 在0~20min內,IM的分解速率為0.015 mol·L-1·min-1

p>B. 水樣酸性越強,M的分解速率越快

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