Question

粗氧化鋅中含少量CuO、Fe₃O₄、SiO₂等雜質(zhì)．工業(yè)上以粗氧化鋅生產(chǎn)硫酸鋅晶體（ZnSO₄?7H₂O）的工藝流程如圖所示：
　
　已知：常溫下，溶液中的Fe³⁺、Zn²⁺、Fe²⁺以氫氧化物形式完全沉淀的pH分別為：3.7，6.5，9.7請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）操作③的名稱(chēng)是

 

；
（2）加入適量鋅粉的作用為

 

；
（3）加入30%H₂O₂反應(yīng)的離子方程式是

 

；
（4）加入適量Ca（OH）₂調(diào)節(jié)溶液pH，促進(jìn)Fe³⁺水解，F(xiàn)e³⁺水解反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=

 

，Ca（OH）₂不能過(guò)量的原因是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：粗氧化鋅中含少量CuO、Fe₃O₄、SiO₂等雜質(zhì)，加入硫酸，CuO、Fe₃O₄能夠反應(yīng)生成ZnSO₄、CuSO₄、Fe₂（SO₄）₃，SiO₂不和硫酸反應(yīng)，加入鋅粉后，由于鋅粉具有還原性，能把三價(jià)鐵離子還原成二價(jià)鐵離子，同時(shí)把銅離子還原成銅單質(zhì)析出，再加入H₂O₂，H₂O₂有強(qiáng)氧化性，能氧化二價(jià)鐵離子為三價(jià)鐵離子，方便把鐵以氫氧化鐵的形式除去，最后得到的溶液為ZnSO₄溶液，據(jù)此解答．

解答： 解：（1）粗氧化鋅中含少量CuO、Fe₃O₄、SiO₂等雜質(zhì)，加入硫酸，溶液中有銅離子、三價(jià)鐵離子和鋅離子等，加入鋅粉后銅被置換出來(lái)，加入雙氧水后溶液中只有硫酸鋅，從溶液中得到固體硫酸鋅需要經(jīng)過(guò)蒸發(fā)、結(jié)晶、干燥等操作過(guò)程；
故答案為：蒸發(fā)、結(jié)晶、干燥；
（2）粗氧化鋅中含少量CuO、Fe₃O₄、SiO₂等雜質(zhì)，加入硫酸，溶液中有銅離子、三價(jià)鐵離子和鋅離子等，鋅粉具有還原性，能把三價(jià)鐵離子還原成二價(jià)鐵離子，同時(shí)把銅離子還原成銅單質(zhì)析出；
故答案為：使溶液中的Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe²⁺；除去Cu²⁺；
（3）H₂O₂具有強(qiáng)氧化性，能氧化二價(jià)鐵離子為三價(jià)鐵離子，方便把鐵以氫氧化鐵的形式除去，發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）Fe³⁺水解反應(yīng)的方程式為 Fe³⁺+3H2O=Fe（OH）₃+3H⁺，根據(jù)平衡常數(shù)概念，F(xiàn)e³⁺水解反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=

c3(H+)

c(Fe3+)

；
加入適量Ca（OH）₂調(diào)節(jié)溶液pH，是PH值小于6.5即可，若堿性過(guò)強(qiáng)，Zn（OH）₂也會(huì)沉淀，使得硫酸鋅晶體（ZnSO₄?7H₂O）量減少．
故答案為：

c3(H+)

c(Fe3+)

； 防止生成Zn（OH）₂．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)的分離和提純的方法和基本操作，注意利用溶液中的Fe³⁺、Zn²⁺、Fe²⁺以氫氧化物形式完全沉淀的pH不同除去相應(yīng)的雜質(zhì)離子是提純中經(jīng)常使用的方法．