Question

氧化鋅是重要的基礎(chǔ)化工原料，從含鋅廢水（含Zn²⁺及少量的Mn²⁺、Fe²⁺及Pb²⁺等）為原料制取ZnO的實(shí)驗(yàn)流程如下：

已知幾種難溶氫氧化物沉淀的pH范圍：

氫氧化物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Zn（OH）2	Pb（OH）2
pH	2.2～3.2	5.8～7.9	5.5～13.5	7.0～13.0

（1）KMnO₄氧化廢水中Mn²⁺生成MnO₂的離子方程式為

 

；濾渣I的主要成分除MnO₂外，另一種是

 

（寫(xiě)化學(xué)式）．
（2）濾渣Ⅱ的主要成分除過(guò)量的Zn粉、MnO₂外，還有

 

（寫(xiě)化學(xué)式）；濾渣Ⅱ中含有二氧化錳，其可能原因是

 

．
（3）灼燒生成的堿式碳酸鋅[ZnCO₃?2Zn（OH）₂]的化學(xué)方程式為

 

；灼燒時(shí)，用到的硅酸鹽質(zhì)儀器除酒精燈外還用到的2種是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專(zhuān)題：

分析：向含鋅廢水（含Zn²⁺及少量的Mn²⁺、Fe²⁺及Pb²⁺等）中加入KMnO₄溶液，KMnO₄溶液具有強(qiáng)氧化性，能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，能將Mn²⁺氧化為MnO₂而生成沉淀，結(jié)合氫氧化物的pH知，調(diào)節(jié)溶液的pH至5.2時(shí)，F(xiàn)e³⁺完全轉(zhuǎn)化為沉淀，所以濾渣I中含有MnO₂、Fe（OH）₃，然后向?yàn)V液中加入Zn粉，Zn和Pb²⁺發(fā)生置換反應(yīng)生成Pb，鋅粉過(guò)量，MnO₄^-被Zn還原生成MnO₂，過(guò)濾得到濾渣II為Zn、MnO₂、Pb，向?yàn)V液中加入Na₂CO₃粉末，發(fā)生反應(yīng)Zn²⁺+CO₃^2-=ZnCO₃↓，過(guò)濾得到沉淀ZnCO₃，將沉淀洗滌、干燥、灼燒得到固體ZnO，據(jù)此分析解答．

解答： 解：向含鋅廢水（含Zn²⁺及少量的Mn²⁺、Fe²⁺及Pb²⁺等）中加入KMnO₄溶液，KMnO₄溶液具有強(qiáng)氧化性，能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，能將Mn²⁺氧化為MnO₂而生成沉淀，結(jié)合氫氧化物的pH知，調(diào)節(jié)溶液的pH至5.2時(shí)，F(xiàn)e³⁺完全轉(zhuǎn)化為沉淀，所以濾渣I中含有MnO₂、Fe（OH）₃，然后向?yàn)V液中加入Zn粉，Zn和Pb²⁺發(fā)生置換反應(yīng)生成Pb，鋅粉過(guò)量，MnO₄^-被Zn還原生成MnO₂，過(guò)濾得到濾渣II為Zn、MnO₂、Pb，向?yàn)V液中加入Na₂CO₃粉末，發(fā)生反應(yīng)Zn²⁺+CO₃^2-=ZnCO₃↓，過(guò)濾得到沉淀ZnCO₃，將沉淀洗滌、干燥、灼燒得到固體ZnO，
（1）KMnO₄溶液具有強(qiáng)氧化性，能將Mn²⁺氧化為MnO₂而生成沉淀，自身被還原生成二氧化錳，所以KMnO₄氧化廢水中Mn²⁺生成MnO₂的離子方程式為3Mn²⁺+2 MnO₄^-+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺；通過(guò)以上分析知，濾渣I的主要成分除MnO₂外，另一種是Fe（OH）₃，
故答案為：3Mn²⁺+2MnO₄^-+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺；Fe（OH）₃；
（2）濾渣Ⅱ的主要成分除過(guò)量的Zn粉、MnO₂外，還有Pb，濾渣Ⅱ中含有二氧化錳，其可能原因是氧化時(shí)加入KMnO₄的量過(guò)多，MnO₄^-被Zn還原生成MnO₂，
故答案為：Pb；氧化時(shí)加入KMnO₄的量過(guò)多，MnO₄^-被Zn還原生成MnO₂；
（3）灼燒生成的堿式碳酸鋅[ZnCO₃?2Zn（OH）₂]時(shí)，堿式碳酸鋅分解生成ZnO、二氧化碳和水，所以該反應(yīng)的化學(xué)方程式為ZnCO₃.2Zn（OH）₂

高溫  .

3ZnO+CO₂↑+2H₂O；灼燒時(shí)，用到的硅酸鹽質(zhì)儀器除酒精燈外還用到的2種是坩堝和泥三角，
故答案為：ZnCO₃.2Zn（OH）₂

高溫  .

3ZnO+CO₂↑+2H₂O；坩堝和泥三角．

點(diǎn)評(píng)：本題考查物質(zhì)分離和提純的綜合應(yīng)用，為高考高頻點(diǎn)，側(cè)重考查元素化合物性質(zhì)、實(shí)驗(yàn)基本操作及學(xué)生分析推斷能力，明確反應(yīng)原理是解本題關(guān)鍵，知道流程圖中每一步發(fā)生的反應(yīng)及操作方法，題目難度中等．