Question

活性氧化鋅常用作橡膠制品的硫化活性劑．工業(yè)上用粗氧化鋅（含少量CuO、FeO、MnO、Fe₂O₃等）生產(chǎn)活性氧化鋅，生產(chǎn)工藝流程如下：

	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(jù)上表提供的信息，回答下列問題：
（1）“廢渣1”的主要成分是

 

．
（2）完成“反應(yīng)器2”中反應(yīng)之一的離子方程式：

 

MnO 4-+

 

Mn²⁺+

 

=

 

MnO₂↓+

 

H⁺
（3）蘸取“反應(yīng)器2”中的溶液點在

 

試紙上，如果觀察到試紙變藍，說明KMnO₄過量．
（4）“廢渣2”分離出的MnO₂可用于制取MnO，已知：
2MnO₂（s）+C（s）=2MnO（s）+CO₂（g）△H=-174.6kJ?mol^-1
C（s）+CO₂（g）=2CO（g）△H=+283.0kJ?mol^-1
試寫出MnO₂（s）與CO（g）反應(yīng)制取MnO（s）的熱化學(xué)方程式：

 

．
（5）“反應(yīng)器3”中加入鋅粉的作用是

 

．
（6）“反應(yīng)器4”得到的廢液中，含有的主要離子除了Na⁺外，還有

 

．
（7）從“反應(yīng)器4”中經(jīng)過濾等操作得到堿式碳酸鋅．取堿式碳酸鋅3.41g，在400～450℃下加熱至恒重，得到ZnO 2.43g和標準狀況下CO₂ 0.224L，堿式碳酸鋅的化學(xué)式為

 

．

Answer 1

分析：（1）PH值在4.5～5時，沉淀的只有鐵離子，PH值大于3.2時鐵離子沉淀完全；
（2）根據(jù)化合價升降相等、電荷守恒和原子守恒作答；
（3）高錳酸鉀可以把碘離子氧化為碘單質(zhì)，淀粉遇碘變藍色；
（4）首先根據(jù)氧化還原關(guān)系寫出化學(xué)方程式并標明狀態(tài)，根據(jù)蓋斯定律求焓變；
（5）通過前面的操作除掉了Fe3+、Fe2+、Mn2+，加入鋅粒是為了除掉Cu2+；
（6）“反應(yīng)器4”得到的廢液中還含有酸溶時引入的硫酸根離子，加高錳酸鉀引入的鉀離子；
（7）由質(zhì)量求出ZnO、CO2、H2O的物質(zhì)的量，根據(jù)物質(zhì)的量的比得堿式碳酸鋅的化學(xué)式．

解答：解：由表格可知：PH值在4.5～5時，沉淀的只有鐵離子，PH值大于3.2時鐵離子沉淀完全，因此廢渣1的主要成分是氫氧化鐵，
故答案為：Fe（OH）₃；
（2）MnO 4-→MnO₂，Mn化合價由+7→+4，化合價降低3，Mn²⁺→MnO₂，Mn化合價由+2→+4，化合價升高2，根據(jù)化合價升降相等，MnO₄^-的化學(xué)計量數(shù)為2、
Mn²⁺化學(xué)計量數(shù)為3，依據(jù)電荷守恒，氫離子的化學(xué)計量數(shù)為4，根據(jù)Mn原子守恒，MnO₂的化學(xué)計量數(shù)為5，根據(jù)原子守恒可知反應(yīng)物還含有2H₂O，綜上可得離子方程式為：2 MnO₄ˉ+3 Mn²⁺+2 H₂O=5 MnO₂↓+4 H⁺，
故答案為：2；3；2H₂O；5；4；
（3）高錳酸鉀可以把碘離子氧化為碘單質(zhì)，淀粉遇碘變藍色，因此試紙為淀粉KI試紙，
故答案為：淀粉碘化鉀；
（4）MnO₂（s）與CO（g）反應(yīng)制取MnO（s），Mn的化合價降低，因此CO中C的化合價升高，因此產(chǎn)物之一為二氧化碳，由此可得所求熱化學(xué)方程式為：MnO₂（s）+CO（g）=MnO（s）+CO₂（g）△H ③，設(shè)：2MnO₂（s）+C（s）=2MnO（s）+CO₂（g）△H=-174.6kJ?mol^-1  ①，C（s）+CO₂（g）=2CO（g）△H=+283.0kJ?mol^-1 ②，根據(jù)蓋斯定律可知（①-②）×

1

2

=③，△H=

1

2

×（-174.6kJ?mol^-1-283.0kJ?mol^-1）=-228.8 kJ?mol^-1，
故答案為：MnO₂（s）+CO（g）=MnO（s）+CO₂（g）△H=-228.8 kJ?mol^-1；
（5）通過前面的操作除掉了Fe³⁺、Fe²⁺、Mn²⁺，鋅粒能置換出溶液中的Cu²⁺而把Cu²⁺除掉，
故答案為：除去Cu²⁺；
（6）“反應(yīng)器4”得到的廢液中含有的主要離子除了Na⁺外，還含有酸溶時引入的硫酸根離子，加高錳酸鉀引入的鉀離子，
故答案為：K⁺、SO₄²ˉ；
（7）標準狀況下0.224L CO₂ 的物質(zhì)的量為n（CO₂）=

0.224L

22.4L/mol

=0.01mol，CO₂ 的質(zhì)量為m（CO₂）=0.01mol×44g/mol=0.44g；則水的質(zhì)量為：m（H₂O）=3.41g-2.43g-0.44g=0.54g，水的物質(zhì)的量為：n（H₂O）=

0.54g

18g/mol

=0.03mol；ZnO的物質(zhì)的量為：n（ZnO）=

2.43g

81g/mol

=0.03mol，綜上可得：n（ZnO）：n（CO₂）：n（H₂O）=3：1：3，堿式碳酸鋅的組成可表示為：3ZnO?CO₂?3H₂O，因此堿式碳酸鋅的化學(xué)式為：ZnCO₃?2Zn（OH）₂?H₂O或Zn₃（OH）₄CO₃?H₂O，
故答案為：ZnCO₃?2Zn（OH）₂?H₂O或Zn₃（OH）₄CO₃?H₂O．

點評：本題為生產(chǎn)流程題，涉及金屬的回收、環(huán)境保護、氧化還原反應(yīng)、物質(zhì)的分離和除雜等問題，題目較為綜合，做題時注意仔細審題，從題目中獲取關(guān)鍵信息，其中計算是易失分點，本題難度中等．