Question

【題目】高純活性氧化鋅可用于光催化、光電極、彩色顯影等領(lǐng)域。以工業(yè)級氧化鋅（含 Fe2+、Mn2+、Cu2+、Ni2+、Cd2+等）為原料，用硫酸浸出法生產(chǎn)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+和Mn2+（溶液中Mn元素全 部轉(zhuǎn)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/L、c(Mn2+) ="1." 65mg/L。

①加入KMnO4溶液反應(yīng)一段時間后，溶液中c(Fe3+) ="0." 56 mg/L，若溶液pH=3，則此時Fe3+_________（填“能”或“不能”）發(fā)生沉淀。

②若要除盡1m3上述浸出液中的Fe2+和Mn2+，需加入________g KMnO4。

Answer 1

【答案】將工業(yè)級氧化鋅粉碎 、攪拌 1 3 7H2O 1 3 5 調(diào)節(jié)溶液pH，除去溶液中的Cu2+、Ni2+、Cd2+等 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；
（2）Mn元素化合價由MnO4-中+7價降低為MnO2中+4價，共降低3價，Fe元素化合價由Fe3+中+2價升高為Fe（OH）3中+1價，共升高1價，化合價升降最小公倍數(shù)為3，則MnO4-的系數(shù)為1，Fe3+的系數(shù)為3，由原子守恒可知缺項為水，再結(jié)合原子守恒、電荷守恒配平；
（3）調(diào)節(jié)溶液pH，除去溶液中Cu2+、Ni2+、Cd2+等；
（4）①溶液中c（Fe3+）=0.56mg．L-1，物質(zhì)的量濃度為10-5mol/L，溶液pH=3，則溶液中c（OH-）=10-11mol/L，計算濃度積Qc，與溶度積Ksp[Fe（OH）3]=4.0×10-38比較判斷；
②Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe（OH）3，Mn2+轉(zhuǎn)化為MnO2，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計算需要高錳酸鉀的物質(zhì)的量，進(jìn)而計算需要高錳酸鉀的質(zhì)量。

（1）浸出時，根據(jù)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(yè)級氧化鋅粉碎 、攪拌；

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

（3）經(jīng)KMnO4溶液氧化后的溶液中加入鋅粉的目的是調(diào)節(jié)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；

（4）① 在pH=3和c(Fe3+)= 0.56mg/L的溶液中，由于c(OH-)=1.0×10-11 mol/L、c(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；

② 氧化1 m3含c(Fe2+)=5.04 mg/L(即0.09 mmol/L)和c(Mn2+)=5.04 mg/L(即0.03 mmol/L)，根據(jù)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 即m(KMnO4)=7.90g。