Question

【題目】鋅灰是煉鋅廠的煙道灰，含ZnO 35%以上，還含有少量的氧化錳(MnO)、氧化銅、 鐵的氧化物和不溶于酸的雜質，工業上常用酸浸法回收 ZnSO4·7H2O。已知 ZnSO4·7H2O 晶體易溶于水，難溶于酒精，某興趣小組實驗室模擬回收 ZnSO4·7H2O 晶體，流程如下：

請回答：

(1)分析步驟 II 中的操作和原理， 回答下列問題：

①結合表 1、 2，分析選擇的 pH 及溫度分別是______________________， 其中， 可以采用加入_________________________來調節 pH ；

表1 pH對ZnSO4.7H2O 回收量及純度的影響

pH	ZnSO4.7H2O 回收量（g）	產品中Fe的含量%	產品中其他重金屬含量%
1	114.32	0.750	0.059
2	114.4	0.086	0.056
3	113.68	0.034	0.054
4	113.60	0.010	0.050
5	112.43	0.010	0.050

表2 溫度對ZnSO4.7H2O 回收量及純度的影響

溫度 (℃)	ZnSO4.7H2O 回收量（g）	產品中F的含量%	產品中其他重金屬含量%
20	111.45	0.011	0.052
40	112.89	0.010	0.051
60	113.30	0.010	0.050
80	113.80	0.010	0.050
90	114.40	0.091	0.048

②酸性 KMnO4 溶液將溶液中的 Fe2+氧化，生成兩種沉淀；同時，過量的高錳酸鉀在微酸性的條件能自動分解生成MnO2 沉淀。試寫出在該環境下，KMnO4 溶液氧化 Fe2+的離子反應方程式_________________________________________。 若用稀硝酸做氧化劑，除了產物中可能含有 Zn(NO3)2 外，還可能的缺點是：_________________________；

(2)分析整個實驗過程中，回答下列問題：

①濾渣 B 的主要成分為___________________________；

②如何檢驗濾液B中是否含有鐵元素_____________________________________；

③寫出生成濾渣C的離子方程式__________________________________________；

(3)為測定 ZnSO4·7H2O 晶體的純度，可用 K4Fe(CN)6 標準液進行滴定。主要原理如下：2K4Fe(CN)6+ 3ZnSO4= K2Zn3[Fe(CN)6]2↓+ 3K2SO4

準確稱取 5.000g ZnSO4·7H2O 晶體，用蒸餾水溶解并定容至 250mL，準確移取該溶液 25.00mL至錐形瓶中，用 0.0500mol/L K4Fe(CN)6 溶液進行滴定，所得數據如下表：

實驗次數	滴定前讀數/mL	滴定后讀數/mL
1	0.10	19.92
2	1.34	21.12
3	0.00	20.10

則 ZnSO4·7H2O 晶體的純度是_______________(以質量分數表示，保留到小數點后兩位)。

Answer 1

【答案】4，60oC ZnO MnO4- + 3Fe2+ + 7H2O = MnO2↓+ 3Fe(OH)3↓+ 5H+ 產生氮氧化合物污染環境 氫氧化鐵、二氧化錳 在試管中取少量濾液B,滴加2滴KSCN溶液，若溶液變紅則有鐵元素，不變紅則無鐵元素 Zn + Cu2+ == Zn2+ + Cu 85.24%

【解析】

(1)①從表1可以看出，pH=4時，雜質含量最少，且ZnSO4.7H2O 回收量相對較多；溫度60℃時，總體看，雜質含量最少，且ZnSO4.7H2O 回收量相對較多；從不引入雜質的角度考慮，可以采用加入ZnO來調節pH；

②由題意知，KMnO4 溶液氧化Fe2+，生成MnO2和Fe(OH)3。若用稀硝酸做氧化劑，除了產物中可能含有 Zn(NO3)2 外，還可能的缺點是：硝酸被還原，生成氮的氧化物；

(2)①濾渣 B 的主要成分為MnO2和Fe(OH)3；

②濾液B中如果含有鐵元素，則為Fe3+，所以應使用KSCN溶液；

③用Zn處理的是Cu2+，所以生成濾渣C應為Cu；

(3)從表中數據看，實驗3的數據為失真數據，前兩次實驗中，K4Fe(CN)6 溶液的體積平均為19.8mL。設樣品中含ZnSO4·7H2O晶體的純度為x

(1)①從表1可以看出，pH=4時，雜質含量最少，且ZnSO4.7H2O 回收量相對較多；溫度60℃時，總體看，雜質含量最少，且ZnSO4.7H2O 回收量相對較多；從不引入雜質的角度考慮，可以采用加入ZnO來調節pH；答案為：4，60oC；ZnO；

②由題意知，KMnO4 溶液氧化Fe2+，生成MnO2和Fe(OH)3，然后利用電子守恒、質量守恒進行配平，即得MnO4- + 3Fe2+ + 7H2O = MnO2↓+ 3Fe(OH)3↓+ 5H+。若用稀硝酸做氧化劑，除了產物中可能含有 Zn(NO3)2 外，還可能的缺點是：硝酸被還原，生成氮的氧化物；答案為：MnO4- + 3Fe2+ + 7H2O = MnO2↓+ 3Fe(OH)3↓+ 5H+；產生氮氧化合物污染環境；

(2)①濾渣 B 的主要成分為MnO2和Fe(OH)3；答案為：氫氧化鐵、二氧化錳；

②濾液B中如果含有鐵元素，則為Fe3+，所以應使用KSCN溶液；答案為：在試管中取少量濾液B，滴加2滴KSCN溶液，若溶液變紅則有鐵元素，不變紅則無鐵元素；

③用Zn處理的是Cu2+，所以生成濾渣C應為Cu，反應的離子方程式為Zn + Cu2+ == Zn2+ + Cu；答案為：Zn + Cu2+ == Zn2+ + Cu；

(3)從表中數據看，實驗3的數據為失真數據，前兩次實驗中，K4Fe(CN)6 溶液的體積平均為19.8mL。設樣品中含ZnSO4·7H2O晶體的純度為x

。答案為：85.24%。