Question

某化工廠生產皓礬，結晶前的飽和溶液（呈酸性）中含有少量Cu²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺等雜質．已知0.01mol/L的Fe³⁺開始沉淀到完全沉淀的pH范圍是2.7～3.7；ZnSO₄飽和溶液（0.34mol/L）中Zn²⁺開始沉淀到完全沉淀的pH范圍是5.7～8.0；當pH＜5.7時，Na₂CO₃、ZnCO₃發(fā)生酸解生成CO₂．該廠除雜及生產的工藝流程如圖所示：

（1）加入的試劑②最好是______（填名稱），其主要作用是______．
（2）為了調整溶液的pH，加入試劑③，供選用的試劑有NaOH、Na₂CO₃、ZnCO₃、NH₃?H₂O、Ca（OH）₂等，應當選用______，理由是______．
（3）從溶液中獲得皓礬的操作依次是______．

Answer 1

【答案】分析：要除去溶液中的雜質，在步驟①中加入過量的鐵粉，發(fā)生反應：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺和Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，過濾，除去置換出來的銅和剩余的鐵粉，所得濾液中含有的金屬離子是Fe²⁺和Zn²⁺．根據(jù)題干中所給出的信息可知，需先將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，然后再將Fe³⁺轉化為Fe（OH）₃沉淀除去，在選擇氧化劑時，既要能氧化Fe²⁺又不引入新的雜質，不宜選用Cl₂、KMnO₄、HNO₃等氧化劑，加入的試劑②為雙氧水（H₂O₂的水溶液）最適宜．只要調整溶液的pH在2.7～5.7的范圍內，F(xiàn)e³⁺可以完全沉淀而除去，Zn²⁺不會沉淀，加入的試劑③可以是ZnCO₃，能控制pH在5.7附近，且不引入雜質離子．
解答：解：（1）需先將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，然后再將Fe³⁺轉化為Fe（OH）₃沉淀除去，在選擇氧化劑時，既要能氧化Fe²⁺又不引入新的雜質，不宜選用Cl₂、KMnO₄、HNO₃等氧化劑，加入的試劑②為雙氧水（H₂O₂的水溶液）最適宜，
故答案為：過氧化氫； 將Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
（2）只要調整溶液的pH在2.7～5.7的范圍內，F(xiàn)e³⁺可以完全沉淀而除去，Zn²⁺不會沉淀，加入的試劑③是ZnCO₃，能控制pH在5.7附近，且不引入雜質離子，
故答案為：ZnCO₃； 能控制pH在5.7附近，且不引入雜質離子；
（3）從溶液中獲得皓礬，應先將溶液進行蒸發(fā)濃縮，冷卻后進行結晶，然后過濾，由于固體具有吸附能力，固體表面吸附溶液中的離子，最后要進行洗滌．
故答案為：蒸發(fā)、冷卻、過濾、洗滌．
點評：本題考查物質的制備、分離流程，題目難度中等，注意把握相關實驗操作，易錯點為（2），注意加入碳酸鋅的目的是調節(jié)溶液的pH，有利于鐵離子的水解．