高純ZnO可用作電子元件材料。以次氧化鋅酸浸液(主要含有Zn2+、,還含有Fe3+、Fe2+、Mn2+、Pb2+等)為原料制備高純ZnO的實驗流程如圖:
已知:常溫下,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)“除鐵”時,須將Fe2+氧化為Fe3+的原因是
Zn(OH)2與Fe(OH)2沉淀時pH相近,不易通過調(diào)pH分離Fe2+和Zn2+;Zn(OH)2與Fe(OH)3沉淀時pH相差較大,易于通過調(diào)pH分離Fe3+和Zn2+
Zn(OH)2與Fe(OH)2沉淀時pH相近,不易通過調(diào)pH分離Fe2+和Zn2+;Zn(OH)2與Fe(OH)3沉淀時pH相差較大,易于通過調(diào)pH分離Fe3+和Zn2+
。
(2)“除錳”反應(yīng)的離子方程式為 。其他條件不變時,與錳去除率、溶液中錳含量的關(guān)系如圖所示。>2.5時,溶液中錳去除率下降,其原因是 過量的KMnO4進入溶液
過量的KMnO4進入溶液
。
(3)為考查Zn粉用量對“除鉛”過程中鉛元素去除率的影響,設(shè)計若干對照實驗組,這些實驗組控制不變的因素有:“除錳”濾液濃度與體積、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、攪拌速率
反應(yīng)時間、攪拌速率
。
(4)寫出以“ZnSO4溶液”為原料制備高純ZnO的實驗方案:在攪拌下向ZnSO4溶液中緩慢滴加氨水-NH4HCO3混合溶液;當向上層清液中繼續(xù)滴加氨水-NH4HCO3溶液后不再產(chǎn)生沉淀時,過濾,所得濾渣用蒸餾水洗滌,直至最后一次洗滌濾液加入稀鹽酸和BaCl2溶液后不再產(chǎn)生渾濁;將所得沉淀烘干后灼燒至恒重
在攪拌下向ZnSO4溶液中緩慢滴加氨水-NH4HCO3混合溶液;當向上層清液中繼續(xù)滴加氨水-NH4HCO3溶液后不再產(chǎn)生沉淀時,過濾,所得濾渣用蒸餾水洗滌,直至最后一次洗滌濾液加入稀鹽酸和BaCl2溶液后不再產(chǎn)生渾濁;將所得沉淀烘干后灼燒至恒重
。[可選用的試劑:Na2CO3溶液、氨水-NH4HCO3混合溶液、蒸餾水、稀鹽酸、BaCl2溶液]【答案】Zn(OH)
2與Fe(OH)
2沉淀時pH相近,不易通過調(diào)pH分離Fe
2+和Zn
2+;Zn(OH)
2與Fe(OH)
3沉淀時pH相差較大,易于通過調(diào)pH分離Fe
3+和Zn
2+;3Mn
2++2
+2H
2O=5MnO
2↓+4H
+;過量的KMnO
4進入溶液;反應(yīng)時間、攪拌速率;在攪拌下向ZnSO
4溶液中緩慢滴加氨水-NH
4HCO
3混合溶液;當向上層清液中繼續(xù)滴加氨水-NH
4HCO
3溶液后不再產(chǎn)生沉淀時,過濾,所得濾渣用蒸餾水洗滌,直至最后一次洗滌濾液加入稀鹽酸和BaCl
2溶液后不再產(chǎn)生渾濁;將所得沉淀烘干后灼燒至恒重