Question

【題目】活性氧化鋅(ZnO)粒徑介于1-100 nm之間，是一種面向21世紀的新型高功能精細無機產品，表現出許多特殊的性質。某研究所以粗氧化鋅（含少量CuO、FeO、MnO、Fe2O3等）為原料，采用濕化學法(NPP-法)制備納米級活性氧化鋅，生產工藝流程如圖：

已知：

①pH=5.4時，KMnO4的還原產物為MnO2。

②以上實驗條件下各種氫氧化物沉淀的pH情況如下表所示。

	Fe(OH)2	Fe(OH)3	Cu(OH)2	Zn(OH)2	Mn(OH)2
開始沉淀的pH	7.5	2.2	5.2	6.4	8.6
沉淀完全的pH	9.0	3.2	6.7	8.0	10.1

根據以上信息，回答下列問題：

（1）工藝過程中各步驟均用到的分離方法是_______________________________。

（2）“廢渣1”的主要成分是______________________________________________。

（3）“反應器2”中兩個氧化還原反應的離子方程式為_______________________________________________________________

（4） “反應器3”中加入鋅粉的作用是________________________________。

（5）“反應器4”得到的廢液中，含有的主要離子除了Na+外，還有______________。

Answer 1

【答案】 過濾 Fe(OH)3 MnO4－ + 3Fe2+ + 4H+ = 3Fe3+ + MnO2↓+ 2H2O，2MnO4－ +3Mn2++2H2O = 5MnO2↓+ 4H+ 除去溶液中Cu2+ K+、SO42﹣

【解析】（1）本題考查物質的除雜和分離，根據流程，各步驟得到的是濾液和濾渣，因此分離方法是過濾；（2）本題考查難溶電解質溶解平衡的應用，反應器1，加粗氧化鋅的目的是調節pH，調至4.5－5，根據表格數據，Fe3＋以氫氧化鐵的形式沉淀出來，即濾渣1為Fe(OH)3；（3）本題考查氧化還原反應方程式的書寫，根據粗氧化鋅的成分，反應器1中含有Fe2＋，因此加入高錳酸鉀溶液的目的之一是把Fe2＋氧化成Fe3＋，然后調節pH，除去，因此離子反應方程式為MnO4－ + 3Fe2＋ + 4H＋ = 3Fe3＋ + MnO2↓+ 2H2O，根據粗氧化鋅的成分，反應器1中得到的離子還含有Mn2＋，根據流程圖，加入酸性高錳酸鉀溶液的目的之二是除去Mn2＋，離子反應方程式為2MnO4－ +3Mn2＋+2H2O = 5MnO2↓+ 4H＋ ；（4）本題物質的除雜，本流程的目的是得到活性氧化鋅，根據反應器1和2，反應器3的目的是除去Cu2＋，因此利用金屬活動性，發生Zn＋Cu2＋=Zn2＋Cu，加入鋅的目的是除去溶液中Cu2＋；（5）考查離子的存在，根據流程圖，反應器4中的廢液中含有Na＋、K＋、SO42－等。