高纯ZnO可用作电子元件材料。以次氧化锌酸浸液(主要含有Zn2+、SO2-4,还含有Fe3+、Fe2+、Mn2+、Pb2+等)为原料制备高纯ZnO的实验流程如图:

已知:常温下,Ksp[Zn(OH)2]=2.1×10-16,Ksp[Fe(OH)2]=8.0×10-16,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38。
(1)“除铁”时,须将Fe2+氧化为Fe3+的原因是 Zn(OH)2与Fe(OH)2沉淀时pH相近,不易通过调pH分离Fe2+和Zn2+;Zn(OH)2与Fe(OH)3沉淀时pH相差较大,易于通过调pH分离Fe3+和Zn2+Zn(OH)2与Fe(OH)2沉淀时pH相近,不易通过调pH分离Fe2+和Zn2+;Zn(OH)2与Fe(OH)3沉淀时pH相差较大,易于通过调pH分离Fe3+和Zn2+。
(2)“除锰”反应的离子方程式为 3Mn2++2MnO-4+2H2O=5MnO2↓+4H+3Mn2++2MnO-4+2H2O=5MnO2↓+4H+。其他条件不变时,n投入(KMnO4)n理论(KMnO4)与锰去除率、溶液中锰含量的关系如图所示。n投入(KMnO4)n理论(KMnO4)>2.5时,溶液中锰去除率下降,其原因是 过量的KMnO4进入溶液过量的KMnO4进入溶液。

(3)为考查Zn粉用量对“除铅”过程中铅元素去除率的影响,设计若干对照实验组,这些实验组控制不变的因素有:“除锰”滤液浓度与体积、反应温度、反应时间、搅拌速率反应时间、搅拌速率。
(4)写出以“ZnSO4溶液”为原料制备高纯ZnO的实验方案:在搅拌下向ZnSO4溶液中缓慢滴加氨水-NH4HCO3混合溶液;当向上层清液中继续滴加氨水-NH4HCO3溶液后不再产生沉淀时,过滤,所得滤渣用蒸馏水洗涤,直至最后一次洗涤滤液加入稀盐酸和BaCl2溶液后不再产生浑浊;将所得沉淀烘干后灼烧至恒重在搅拌下向ZnSO4溶液中缓慢滴加氨水-NH4HCO3混合溶液;当向上层清液中继续滴加氨水-NH4HCO3溶液后不再产生沉淀时,过滤,所得滤渣用蒸馏水洗涤,直至最后一次洗涤滤液加入稀盐酸和BaCl2溶液后不再产生浑浊;将所得沉淀烘干后灼烧至恒重。[可选用的试剂:Na2CO3溶液、氨水-NH4HCO3混合溶液、蒸馏水、稀盐酸、BaCl2溶液]
SO
2
-
4
M
n
O
-
4
M
n
O
-
4
n
投入
(
KM
n
O
4
)
n
理论
(
KM
n
O
4
)
n
投入
(
KM
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4
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理论
(
KM
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4
)
【答案】Zn(OH)2与Fe(OH)2沉淀时pH相近,不易通过调pH分离Fe2+和Zn2+;Zn(OH)2与Fe(OH)3沉淀时pH相差较大,易于通过调pH分离Fe3+和Zn2+;3Mn2++2+2H2O=5MnO2↓+4H+;过量的KMnO4进入溶液;反应时间、搅拌速率;在搅拌下向ZnSO4溶液中缓慢滴加氨水-NH4HCO3混合溶液;当向上层清液中继续滴加氨水-NH4HCO3溶液后不再产生沉淀时,过滤,所得滤渣用蒸馏水洗涤,直至最后一次洗涤滤液加入稀盐酸和BaCl2溶液后不再产生浑浊;将所得沉淀烘干后灼烧至恒重
M
n
O
-
4
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:101引用:2难度:0.5
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