Question

某科研课题小组研究利用含H⁺、Zn²⁺、Mn²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Cl^-、SO₄^2-的工业废液,制备高纯的ZnO、MnO₂、Fe₂O_3,设计出如下实验流程:

已知:

①氢氧化锌沉淀呈白色

②氢氧化锰难溶于水

③溶液中金属离子沉淀完全时,其浓度

回答下列问题:

（1）向工业废液中加入双氧水,可能观察到的现象有:溶液的颜色发生变化和_____,其中引起溶液颜色变化的离子方程式为_____。

（2）第一次调pH的目的是沉淀Fe³⁺。 检验Fe³⁺是否完全沉淀的操作:取少量滤液于洁净试管中,最好加入下列试剂中的____ (填标号),并观察实验现象。

a.稀氨水　    b.KSCN溶液　    c.K₃Fe(CN)₆溶液

（3）第二次调pH前,科研小组成员在室温下分析此时的溶液,得到相关数据见下表

为防止Mn²⁺也同时沉淀造成产品不纯,最终选择将溶液的pH控制为7.5,则此时溶液中Zn²⁺ 的沉淀率为____ 。 (第二次调pH前后液体体积的变化忽略不计)

（4）已知常温下, 。在除锌时发生沉淀转化反应为 ,其平衡常数K= ___。

（5）沉锰反应在酸性条件下完成,写出反应的离子方程式____。

（6）下列关于沉锰制备高纯MnO₂的说法中,不正确的是____ (填标号)。

a.若沉锰反应时加入足量浓盐酸并加热,MnO₂的产率将降低

b.若沉锰后进行过滤操作,为了加快过滤速率,不断用玻璃棒搅拌

c.若除锌时加入MnS质量为xg,沉锰反应中锰元素无损失,MnO₂的产量将增加xg

Answer

有无色气体生成 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O b 99.9% 2.0×1010 Mn2++S2O82-+2H2O=MnO2↓+2SO42-+4H+ bc

【解析】

含H+、Zn2+、Mn2+、Fe2+、Fe3+、Cl-、SO42-的工业废电解质溶液，加入双氧水将Fe2+氧化为Fe3+，加入NaOH溶液调节pH沉淀Fe3+得到Fe（OH）3，过滤，向滤液中再次加入NaOH溶液调节pH，将Zn2+沉淀为Zn（OH）2，所以滤渣II主要为Zn（OH）2，向滤液中加入MnS除去剩余锌，过滤掉生成的ZnS，向滤液中加入Na2S2O8，发生反应：Mn2++S2O82-+2H2O=MnO2↓+2SO42-+4H+，据此分析作答。

（1）向工业废液中加入双氧水，亚铁离子被氧化成铁离子，离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；所以溶液颜色会发生变化，同时溶液中的金属阳离子会催化双氧水的分解生成氧气，所以会观察到有无色气体生成；

（2）检验Fe3+常用KSCN溶液，若有铁离子溶液会变红色，加稀氨水溶液中的Zn2+、Mn2+也会生成沉淀，可能观察不到红褐色沉淀，K3Fe(CN)6溶液可用来检验Fe2+，所以选b；

（3）pH=7.5时，溶液中c（OH-）=10-6.5mol/L，根据Ksp[Zn(OH)2]= c2（OH-）·c（Zn2+）=1.2×10-17可知此时溶液中c（Zn2+）=，所以此时溶液中Zn2+ 的沉淀率为=99.9%；

（4）根据反应方程式可知该反应的平衡常数K=；

（5）沉锰时Na2S2O8将Mn2+氧化成MnO2，自身被还原成SO42-，根据电子守恒和元素守恒可知离子方程式Mn2++S2O82-+2H2O=MnO2↓+2SO42-+4H+；

（6）a．浓盐酸具有还原性，且还原性强于Mn2+，所以先被Na2S2O8氧化，且会与生成的MnO2反应，降低产率，故a正确；

b．玻璃棒搅拌过滤器，易捣碎滤纸，过滤时不能搅拌，故b错误；

c．为保证完全除去锌离子，除锌时加入的MnS要过量，不能完全反应，故c错误；

综上所述选bc。