Question

【題目】某科研課題小組研究利用含H+、Zn2+、Mn2+、Fe2+、Fe3+、Cl-、SO42-的工業廢液,制備高純的ZnO、MnO2、Fe2O3,設計出如下實驗流程:

已知:

①氫氧化鋅沉淀呈白色

②氫氧化錳難溶于水

③溶液中金屬離子沉淀完全時,其濃度

回答下列問題:

（1）向工業廢液中加入雙氧水,可能觀察到的現象有:溶液的顏色發生變化和_____,其中引起溶液顏色變化的離子方程式為_____。

（2）第一次調pH的目的是沉淀Fe3+。 檢驗Fe3+是否完全沉淀的操作:取少量濾液于潔凈試管中,最好加入下列試劑中的____ (填標號),并觀察實驗現象。

a.稀氨水　 b.KSCN溶液　 c.K3Fe(CN)6溶液

（3）第二次調pH前,科研小組成員在室溫下分析此時的溶液,得到相關數據見下表

為防止Mn2+也同時沉淀造成產品不純,最終選擇將溶液的pH控制為7.5,則此時溶液中Zn2+ 的沉淀率為____ 。 (第二次調pH前后液體體積的變化忽略不計)

（4）已知常溫下, 。在除鋅時發生沉淀轉化反應為 ,其平衡常數K= ___。

（5）沉錳反應在酸性條件下完成,寫出反應的離子方程式____。

（6）下列關于沉錳制備高純MnO2的說法中,不正確的是____ (填標號)。

a.若沉錳反應時加入足量濃鹽酸并加熱,MnO2的產率將降低

b.若沉錳后進行過濾操作,為了加快過濾速率,不斷用玻璃棒攪拌

c.若除鋅時加入MnS質量為xg,沉錳反應中錳元素無損失,MnO2的產量將增加xg

Answer 1

【答案】有無色氣體生成 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-的工業廢電解質溶液，加入雙氧水將Fe2+氧化為Fe3+，加入NaOH溶液調節pH沉淀Fe3+得到Fe（OH）3，過濾，向濾液中再次加入NaOH溶液調節pH，將Zn2+沉淀為Zn（OH）2，所以濾渣II主要為Zn（OH）2，向濾液中加入MnS除去剩余鋅，過濾掉生成的ZnS，向濾液中加入Na2S2O8，發生反應：Mn2++S2O82-+2H2O=MnO2↓+2SO42-+4H+，據此分析作答。

（1）向工業廢液中加入雙氧水，亞鐵離子被氧化成鐵離子，離子方程式為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；所以溶液顏色會發生變化，同時溶液中的金屬陽離子會催化雙氧水的分解生成氧氣，所以會觀察到有無色氣體生成；

（2）檢驗Fe3+常用KSCN溶液，若有鐵離子溶液會變紅色，加稀氨水溶液中的Zn2+、Mn2+也會生成沉淀，可能觀察不到紅褐色沉淀，K3Fe(CN)6溶液可用來檢驗Fe2+，所以選b；

（3）pH=7.5時，溶液中c（OH-）=10-6.5mol/L，根據Ksp[Zn(OH)2]= c2（OH-）·c（Zn2+）=1.2×10-17可知此時溶液中c（Zn2+）=，所以此時溶液中Zn2+ 的沉淀率為=99.9%；

（4）根據反應方程式可知該反應的平衡常數K=；

（5）沉錳時Na2S2O8將Mn2+氧化成MnO2，自身被還原成SO42-，根據電子守恒和元素守恒可知離子方程式Mn2++S2O82-+2H2O=MnO2↓+2SO42-+4H+；

（6）a．濃鹽酸具有還原性，且還原性強于Mn2+，所以先被Na2S2O8氧化，且會與生成的MnO2反應，降低產率，故a正確；

b．玻璃棒攪拌過濾器，易搗碎濾紙，過濾時不能攪拌，故b錯誤；

c．為保證完全除去鋅離子，除鋅時加入的MnS要過量，不能完全反應，故c錯誤；

綜上所述選bc。