Question

活性氧化锌在橡胶、化工、涂料、陶瓷、医药、电子等行业有着广泛的应用，下图是以含锌铜烟尘（火法炼铜的副产品，主要成分是ZnO、CuO和FeO）制备活性氧化锌的工艺流程：

已知：含锌铜烟尘经过预处理后的主要成分是ZnO，还含有少量的CuO和Fe₂O₃。

（1） 溶解池中待固体全部溶解后，加入锌粉的作用有：

① 将Fe^3＋还原为Fe^2＋；

② ____________；

③ 调节溶液的pH。

（2） 检验溶解池中Fe^3＋已全部被还原为Fe^2＋的实验方法是________________。

（3） 反应池中的温度控制在90～95 ℃，沉淀B为氢氧化物，反应池中所发生反应的离子方程式为________________。

（4） 沉淀池中得到的沉淀化学式可以表示为aZnCO₃·bZn（OH）₂·cH₂O（a、b、c均为整数）。某校化学兴趣小组的同学为了确定其组成，进行如下实验：称取3.59 g沉淀进行焙烧，将焙烧过程中产生的气体依次通过足量的浓硫酸和碱石灰，它们分别增重0.72 g和0.44 g。通过计算确定该沉淀的组成。（写出计算过程）

Answer

（1） 除去Cu2＋；

（2） 取样，加入几滴KSCN溶液，若溶液不出现红色，则Fe3＋已经全部被还原；

（3） 2Fe2＋＋H2O2＋4H2O===2Fe（OH）3↓＋4H＋；

（4） 沉淀焙烧最终得到ZnO、CO2、H2O三种物质

m（ZnO）＝3.59 g－0.72 g－0.44 g＝2.43 g

n（ZnO）＝2.43 g÷81 g·mol－1＝0.03 mol

n（CO2）＝0.44 g÷44 g·mol－1＝0.01 mol

n（H2O）＝0.72 g÷18 g·mol－1＝0.04 mol

（a＋b）∶a＝0.03∶0.01 a∶（b＋c）＝0.01∶0.04 a∶b∶c＝1∶2∶2

故沉淀的组成为ZnCO3·2Zn（OH）2·2H2O。

【解析】

试题分析：含锌铜烟尘主要成分是ZnO、CuO和FeO，含锌铜烟尘经过预处理后的主要成分是ZnO，还含有少量的CuO和Fe2O3，根据物质成分差别知，预处理过程中FeO被氧化生成Fe2O3，向混合物中加入稀硫酸、锌粉，发生反应CuO+H2SO4=CuSO4+H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O、ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O、CuSO4+Zn=Cu+ZnSO4、Fe2（SO4）3+Zn=2FeSO4+ZnSO4，分离难溶性固体和溶液采用过滤方法，所以操作a为过滤，滤渣A为Cu，向反应池中加入双氧水，反应池中的温度控制在90～95℃，反应池中所发生反应的离子方程式为：2Fe2++H2O2+4H2O═2Fe（OH）3↓+4H+，然后过滤得到沉淀B为2Fe（OH）3，向沉淀池中加入碳酸氢铵，得到aZnCO3•bZn（OH）2•cH2O沉淀，然后过滤得到沉淀和滤液A，将沉淀焙烧得到ZnO；将滤液A蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到硫酸铵晶体。

（1）Zn的活泼性大于Cu，所以Zn置换出Cu而除去Cu2+，故答案为：除去Cu2+；

（2）铁离子用KSCN检验，其检验方法为：取样，加入几滴KSCN溶液，若溶液不出现红色，则Fe3+已经全部被还原，故答案为：取样，加入几滴KSCN溶液，若溶液不出现红色，则Fe3+已经全部被还原；

（3）根据分析可知，反应池中所发生反应的离子方程式为：2Fe2++H2O2+4H2O═2Fe（OH）3↓+4H+，故答案为：2Fe2++H2O2+4H2O═2Fe（OH）3↓+4H+；

（4）浓硫酸吸收H2O、碱石灰吸收CO2，n（H2O）==0.04mol、n（CO2）==0.01mol，剩余固体为ZnO，n（ZnO）==0.03mol，根据原子守恒得（a+b）：a：（b+c）=0.03mol：0.01mol：0.04mol=3：1：4，则a：b：c=1：2：2，所以沉淀的组成为ZnCO3•2Zn（OH）2•2H2O，答：沉淀的组成为ZnCO3•2Zn（OH）2•2H2O。

【考点定位】考查制备实验方案的设计

【名师点晴】本题考查物质分离和提纯，为高频考点。涉及基本操作、除杂、离子检验、化学式的确定等知识点，侧重考查学生分析判断及计算能力，知道常见离子的检验方法、实验现象及结论，难点是（4）题化学式的确定，利用原子守恒解答。