Question

【題目】ZnO在醫藥、石化等領域有廣泛的用途。研究小組用某閃鋅礦(主要成分ZnS，含有FeS、SiO2、MnCO3等雜質)制備氧化鋅和硫單質，設計如下流程：

請回答下列問題：

(1)濾渣1的化學式為_______，任寫一種該物質的用途：_______________。

(2)沉淀X的化學式為______________。

(3)“轉化Ⅱ”中主要反應的離子方程式為___________________________。

(4)若Ksp(ZnCO3)=1.5×10﹣10，溶液中離子濃度≤1.0×10﹣5molL﹣1時，認為該離子沉淀完全。則欲使1Lc(Zn2+)=1.5molL﹣1溶液中Zn2+沉淀完全，需加入等體積的Na2CO3溶液的物質的量濃度至少為_______________________molL﹣1 (寫出精確計算結果，溶液混合時體積變化忽略不計)。

(5)“一系列操作”包括過濾、洗滌、干燥。過濾所用的玻璃儀器有______；洗滌沉淀的操作為__________________。

Answer 1

【答案】 SiO2 制玻璃、光導纖維 Fe(OH)3 MnO4﹣+3Fe2++7H2O= MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+ 3Mn2+ + 2MnO4- + 2H2O = 5MnO2↓+ 4H+ 1.5+3×10﹣5 燒杯、漏斗及玻璃棒 向過濾器中加入蒸餾水浸沒沉淀，待蒸餾水流下后，重復操作2～3次

【解析】分析：閃鋅礦進行酸溶，只有二氧化硅不溶于酸，變為濾渣，碳酸錳與酸反應生成二氧化碳氣體，硫化鋅、硫化亞鐵與酸反應生成硫化氫氣體，濾液為硫酸鋅、硫酸錳、硫酸亞鐵等；硫化氫被氧氣氧化為硫；濾液1調節溶液的pH后，用酸性高錳酸鉀溶液氧化亞鐵離子，生成鐵離子，最終鐵離子變為氫氧化鐵沉淀，高錳酸根離子被還原為二氧化錳沉淀，同時高錳酸根離子與錳離子發歸中反應生成二氧化錳沉淀，濾液2中含有鋅離子，加入碳酸鈉后生成碳酸鋅固體，煅燒后生成氧化鋅。據此答題。

詳解：(1)根據流程可知，閃鋅礦中只有二氧化硅與硫酸不反應，所以濾渣1的化學式為SiO2 ；二氧化硅可以用來制玻璃、光導纖維等；正確答案：SiO2 ；制玻璃、光導纖維。

(2)濾液中含有亞鐵離子、具有還原性，能夠被酸性高錳酸鉀溶液氧化為鐵離子，調節溶液的pH使鐵離子變為沉淀，高錳酸根離子還原為二氧化錳固體，沉淀X的化學式為Fe(OH)3 ；正確答案：Fe(OH)3。

(3)亞鐵離子被酸性高錳酸鉀溶液氧化為鐵離子，高錳酸根離子還原為二氧化錳，同時溶液中的錳離子與高錳酸根離子發生歸中反應生成二氧化錳固體，離子方程式為：MnO4﹣+3Fe2++7H2O= MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+， 3Mn2+ +2MnO4- +2H2O =5MnO2↓+4H+ ；正確答案：MnO4﹣+3Fe2++7H2O= MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+， 3Mn2+ +2MnO4- +2H2O = 5MnO2↓+4H+ 。

（4）c(Zn2+)=1.0×10﹣5molL﹣1，Ksp(ZnCO3)= c(Zn2+)×c(CO32-)=1.5×10﹣10，帶入數據，可得c(CO32-)=1.5×10﹣5 molL﹣1，由于是等體積混合，所以原碳酸鈉溶液中，CO32-的量為3×10﹣5 mol，1L、c(Zn2+)=1.5molL﹣1溶液中，使CO32-發生沉淀，需要CO32-的量為1.5mol，所以Na2CO3溶液的物質的量濃度至少為（3×10﹣5+1.5）/1=1.5+3×10﹣5 molL﹣1；正確答案：1.5+3×10﹣5。

(5) 過濾所用的玻璃儀器有燒杯、漏斗及玻璃棒；洗滌沉淀的操作為向過濾器中加入蒸餾水浸沒沉淀，待蒸餾水流下后，重復操作2～3次；正確答案：燒杯、漏斗及玻璃棒；向過濾器中加入蒸餾水浸沒沉淀，待蒸餾水流下后，重復操作2～3次。