Question

氧化鋅是電鍍、涂料、有機合成等化學工業(yè)的重要原料，某課題組設計由含鋅工業(yè)廢料（含鐵、銅、錳等雜質）生產(chǎn)氧化鋅的工藝流程如下：
含Zn廢料

①試劑X

壓縮空氣浸取液

②10%H2O

PH=5.5

的氧化液

③試劑Y

還原液

④Na2CO3

碳化

⑤洗滌

焙燒

ZnO
浸取液下有箭頭指向黃鈉鐵釩（NaFe₃（SO₄）（OH）₆）；氧化液下有箭頭指向MnO（OH）₂等；還原液下有箭頭指向海綿Cu； 碳化下有箭頭指向濾液．
已知：黃鈉鐵釩在PH為15，溫度為90℃時完全沉淀，且易于過濾．
（1）步驟①的浸取液里除含有Zn²⁺、Mn²⁺外，含有的金屬離子有

 

，

 

，所加試劑X為Na₂SO₄和

 

的混合液；
（2）步驟②可進一步氧化除鐵，還氧化除去了Mn²⁺，試寫出相應的除去Mn²⁺的離子方程式

 

，步驟③加入的試劑是

 

，整個工藝流程中可以循環(huán)使用的試劑是

 

；
（3）步驟⑤中檢驗沉淀是否洗滌干凈的操作方法是

 

；
（4）步驟④碳化實際得到的是一種堿式碳酸鋅[ZnCO₃?xZn（OH）₂?yH₂O]，取該樣品6.82g，充分灼燒后測得殘留物質量為4.86g，將所得氣體通入足量澄清石灰水中，得到2.00g沉淀，則此堿式碳酸鋅的化學式是

 

．

Answer 1

考點：物質的分離、提純和除雜,制備實驗方案的設計

專題：實驗題

分析：鐵、銅、錳能與鹽酸反應生成Fe²⁺、Zn²⁺、Mn²⁺；Mn²⁺可與雙氧水反應生成MnO（OH）₂↓；鋅能與銅離子反應生成銅單質；硫酸鋅能與碳酸鈉反應生成硫酸鈉和碳酸鋅，碳酸鋅受熱分解生成氧化鋅和水．
（1）鐵、銅、錳能與鹽酸反應生成Fe²⁺、Zn²⁺、Mn²⁺；
（2）Mn²⁺可與雙氧水反應生成MnO（OH）₂↓；鋅能與銅離子反應生成銅單質；硫酸鋅能與碳酸鈉反應生成硫酸鈉和碳酸鋅；
（3）滴加BaCl₂溶液，若無白色沉淀生成，則表明已洗滌干凈；
（4）堿式碳酸鋅6.82 g，充分灼燒后測得殘留物質為氧化鋅，質量為4.86 g，鋅的質量為3.9g．將所得氣體是二氧化碳，沉淀碳酸鈣是2.0 g，物質的量為0.02mol．碳酸根的物質的量為0.02mol．根據(jù)電荷守恒得氫氧根的物質的量為X=0.08mol．由堿式碳酸鋅6.82 g減去鋅的質量，碳酸根和氫氧根的質量，剩下的就為水的質量．

解答： 解：（1）鐵、銅、錳能與鹽酸反應生成Fe²⁺、Zn²⁺、Mn²⁺，F(xiàn)e²⁺能被氧化為Fe³⁺，浸取液課得到黃鈉鐵釩，說明X為Na₂SO₄和H₂SO₄的混合液，故答案為：Fe³⁺；Cu²⁺；H₂SO₄；
（2）Mn²⁺可與雙氧水反應生成MnO（OH）₂↓，離子方程式：Mn²⁺+H₂O₂+H₂O═MnO（OH）₂↓+2H⁺；鋅能與銅離子反應生成銅單質；硫酸鋅能與碳酸鈉反應生成硫酸鈉和碳酸鋅，Na₂SO₄可以循環(huán)使用，
故答案為：Mn²⁺+H₂O₂+H₂O═MnO（OH）₂↓+2H⁺；Zn；Na₂SO₄；
（3）取最后一次洗滌濾液滴加BaCl₂溶液，若無白色沉淀生成，則表明已洗滌干凈，故答案為：取最后一次洗滌濾液1～2mL于試管中，向其中滴加BaCl₂溶液，若無白色沉淀生成，則表明已洗滌干凈；
（4）堿式碳酸鋅6.82 g，充分灼燒后測得殘留物質為氧化鋅，質量為4.86 g，物質的量為

4.86

81

=0.06mol，鋅的質量為3.9g．將所得氣體是二氧化碳，沉淀碳酸鈣是2.0 g，物質的量為0.02mol．碳酸根的物質的量為0.02mol．
根據(jù)電荷守恒0.06mol×2=0.02mol×2+X
得氫氧根的物質的量為X=0.08mol．
由堿式碳酸鋅6.82 g減去鋅的質量，碳酸根和氫氧根的質量，剩下的就為水的質量：6.82-3.9-0.02×60-0.08×17=0.36g，物質的量為0.02mol．
故堿式碳酸鋅的組成ZnCO₃?2Zn（OH）₂?H₂O 或Zn₃（OH）₄CO₃?H₂O，
故答案為：ZnCO₃?2Zn（OH）₂?H₂O．

點評：本題考查制備實驗方案的設計，涉及為高考不變的一個題型，每年高考必考，是熱點題型、也是高考難點之一．本題主要考查了氧化還原反應和離子反應方程式的書寫、化學式的判斷，難度中等．