某科研课题小组研究利用含H+、Zn2+、Mn2+、Fe2+、Fe3+、Cl-、SO42-的...

某科研课题小组研究利用含H+、Zn2+、Mn2+、Fe2+、Fe3+、Cl-、SO42-的工业废液,制备高纯的ZnO、MnO2、Fe2O3,设计出如下实验流程:

已知:

①氢氧化锌沉淀呈白色

②氢氧化锰难溶于水

③溶液中金属离子沉淀完全时,其浓度

回答下列问题:

（1）向工业废液中加入双氧水,可能观察到的现象有:溶液的颜色发生变化和_____,其中引起溶液颜色变化的离子方程式为_____。

（2）第一次调pH的目的是沉淀Fe3+。 检验Fe3+是否完全沉淀的操作:取少量滤液于洁净试管中,最好加入下列试剂中的____ (填标号),并观察实验现象。

a.稀氨水　　　 b.KSCN溶液　　　 c.K3Fe(CN)6溶液

（3）第二次调pH前,科研小组成员在室温下分析此时的溶液,得到相关数据见下表

为防止Mn2+也同时沉淀造成产品不纯,最终选择将溶液的pH控制为7.5,则此时溶液中Zn2+ 的沉淀率为____ 。 (第二次调pH前后液体体积的变化忽略不计)

（4）已知常温下, 。在除锌时发生沉淀转化反应为 ,其平衡常数K= ___。

（5）沉锰反应在酸性条件下完成,写出反应的离子方程式____。

（6）下列关于沉锰制备高纯MnO2的说法中,不正确的是____ (填标号)。

a.若沉锰反应时加入足量浓盐酸并加热,MnO2的产率将降低

b.若沉锰后进行过滤操作,为了加快过滤速率,不断用玻璃棒搅拌

c.若除锌时加入MnS质量为xg,沉锰反应中锰元素无损失,MnO2的产量将增加xg

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某研究小组利用工业生产钛白粉产生的废液(含有大量的Fe2＋、H＋、SO42—和少量的Fe3＋、TiO2＋)生产乳酸亚铁，其工艺流程如下：

(1)反应Ⅰ中，铁屑与TiO2＋反应的离子方程式为2TiO2＋＋Fe＋4H＋2Ti3＋＋Fe2＋＋2H2O，该反应的平衡常数表达式为K＝________。

(2)反应Ⅱ需控制反应温度低于35 ℃，其目的是________________，该反应的化学方程式是________________。检验溶液A中是否含Fe2＋的实验操作方法是_________________________________________________________。

(3)已知：FeCO3(s)Fe2＋(aq)＋CO32—(aq)，试用平衡移动原理解释反应Ⅲ中生成乳酸亚铁的原因______________________________________________。

(4)结晶过程必须控制在一定的真空度条件下进行，原因是_______________________________________________________。

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ZnO具有抗菌性,也是重要的轮胎添加剂。工业上由粗ZnO（含FeO、CuO）制备活性ZnO流程如下：

已知此溶液中Fe²⁺ 、 Fe³⁺、  Cu²⁺  、 Zn²⁺形成氢氧化物的pH如下表

（1）实验室中用98％H₂SO₄来配制稀硫酸所需使用的玻璃仪器有：胶头滴管、_______、_______、_______。

（2）在A中加H₂O₂的目的之一是使溶液pH升高，使Fe³⁺沉淀完全。另外还有一个目的是________；在A中________(填”能”或”不能”)使Fe²⁺直接沉淀除去;

（3）要使A溶液顺利成为B溶液, 溶液的pH应控制在________ ;                               B中加入Zn，既能降低氢离子浓度又能________；

（4）书写碱式碳酸锌焙烧制备活性ZnO的化学方程式________.

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ZnO具有抗菌性，也是重要的轮胎添加剂。工业上由粗ZnO(含FeO、CuO)制备活性ZnO流程如下：

已知此溶液中Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Zn²⁺形成氢氧化物的pH如下表：

(1)实验室中用98％H₂SO₄来配制100 mL60％稀硫酸所需使用的玻璃仪器有：烧杯、量筒、________、________、________。

(2)写出在A中加H₂O₂的离子方程式：________。

(3)向A中可以加入________(写化学式)调节溶液pH范围在________之间；沉淀C为________。

(4)碱式碳酸锌[Zn₃(OH)₄CO₃·H₂O]焙烧制备活性ZnO的化学方程式为________。

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硫酸锌是制备荧光粉的原料之一。工业上由锌白矿（主要成分是ZnO，还含有Fe2O3、CuO、SiO2等杂质）制备ZnSO4•7H2O的流程如下。

已知：常温下，溶液中的Fe3+、Zn2+、Fe2+以氢氧化物形式完全沉淀的pH分别为：3.7，6.5，9.7。

（1）浸取过程中提高浸出效率可采用的措施有 　　　　　　　　　　　　 （任答一条），ZnO和硫酸反应的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）加入适量锌粉的作用为：①使溶液中的Fe3+转化为Fe2+；② 　　　　　　　　　　　　　　　 。

（3）氧化过程中H2O2发生反应的离子方程式为 　　　　　　　　　　　　　　 。

（4）加入适量Ca(OH)2调节溶液pH，促进Fe3+水解，Fe3+水解反应的平衡常数表达式K＝ 　　　　　 ，Ca(OH)2不能过量的原因是　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

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硫酸锌是制备荧光粉的原料之一。工业上由锌白矿（主要成分是ZnO，还含有Fe₂O₃、CuO、SiO₂等杂质）制备ZnSO₄•7H₂O的流程如下。

已知：常温下，溶液中的Fe³⁺、Zn²⁺、Fe²⁺以氢氧化物形式完全沉淀的pH分别为：3.7，6.5，9.7。

（1）浸取过程中提高浸出效率可采用的措施有　　（任答一条），

ZnO和硫酸反应的化学方程式为　　。

（2）加入适量锌粉的作用为：①使溶液中的Fe³⁺转化为Fe²⁺；②　　。

（3）氧化过程中H₂O₂发生反应的离子方程式为　　。

（4）加入适量Ca(OH)₂调节溶液pH，促进Fe³⁺水解，Fe³⁺水解反应的平衡常数表达式

K＝　　，Ca(OH)₂不能过量的原因是　　。

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以硫酸锰废液（主要含Mn2+、H+、SO42-，还含有少量Cl-、Zn2+、Cu2+）制取金属锰的流程如下：

（1）滤渣I的主要成分是CuCl，潮湿条件下易被空气氧化。过滤I操作时间不宜过长，其原因是_____________（用离子方程式表示）。

（2）若过滤I后所得滤液中Zn2+和Cu2+的浓度均为0.01mol/L，加入(NH4)2S溶液，先析出CuS沉淀，则Ksp(ZnS)_______Ksp(CuS)（填“>”或“<”）。除锌、铜时须控制溶液pH, pH过低，金属离子沉淀不完全，原因是_____________。

（3）写出电解过程中发生反应的化学方程式：_______。若不除去硫酸锰废液中的Cu2+、Zn2+、Cl-，则电解时会导致____________。

（4）向CuCl固体中加入一定量的NaCl溶液，反应过程中各粒子的物质的量随时间变化如右图所示。写出该反应过程中的离子方程式：____________（X用对应粒子的化学式表示）。

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实验室用氧化锌矿粉（主要含ZnO、FeCO3、CuO等）制备碱式碳酸锌[Zn2(OH)2CO3]，并将其用于合成氨工艺脱硫研究。

（1）“酸浸”时保持H2SO4过量的目的是_____。

（2）已知：Mn2+开始沉淀的pH=8.1。

①写出加入KMnO4溶液除铁的离子方程式：_____。

②流程中调节pH=5.4所加试剂X为_____（填化学式）；试剂X、KMnO4溶液加入顺序能否互换？请判断并说明理由_____。

（3）上述流程中的“滤液”可以用作化肥，该滤液的主要成分为_____（填化学式）。

（4）合成氨原料气脱硫原理如图，碱式碳酸锌吸收硫化氢的化学方程式为_____。

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氧化铁是一种重要的无机材料，化学性质稳定，催化活性高，具有良好的耐光性、耐热性和对紫外线的屏蔽性，从某种工业酸性废液(主要含Na＋、Fe2＋、Fe3＋、Mg2＋、Al3＋、Cl－、SO42-)中回收氧化铁流程如下：

已知：常温下Ksp[Mg(OH)2]＝1.2×10－11；Ksp[Fe(OH)2]＝2.2×10－16；Ksp[Fe(OH)3]＝3.5×10－38；Ksp[Al(OH)3]＝1.0×10－33

(1)写出在该酸性废液中通入空气时发生的离子反应方程式：___________，指出使用空气的优点是：_________。

(2)已知Fe3＋(aq)＋3OH－(aq)===Fe(OH)3(s)ΔH＝－Q1kJ·mol－1，题(1)中每生成1 mol含铁微粒时，放热Q2，请你计算1 mol Fe2＋全部转化为Fe(OH)3(s)的热效应ΔH＝_________。

(3)常温下，根据已知条件计算在pH＝5的溶液中，理论上下列微粒在该溶液中可存在的最大浓度c(Fe3＋)＝___________，c(Mg2＋)＝___________。

(4)有人用氨水调节溶液pH，在pH＝5时将Fe(OH)3沉淀出来，此时Fe(OH)3沉淀中可能混有的杂质是______ (填化学式，下同)，用_______试剂可将其除去。

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氧化铁是一种重要的无机材料，化学性质稳定，催化活性高，具有良好的耐光性、耐热性和对紫外线的屏蔽性，从某种工业酸性废液(主要含Na＋、Fe2＋、Fe3＋、Mg2＋、Al3＋、Cl－、SO42—)中回收氧化铁流程如图所示：

已知：常温下Ksp[Mg(OH)2]＝1.2×10－11；Ksp[Fe(OH)2]＝2.2×10－16；Ksp[Fe(OH)3]＝3.5×10－38；Ksp[Al(OH)3]＝1.0×10－33

(1)写出在该酸性废液中通入空气时发生反应的离子方程式：_____，指出使用空气的优点是：_______。

(2)已知Fe3＋(aq)＋3OH－(aq)===Fe(OH)3(s)　ΔH＝－Q1 kJ/mol，题(1)中每生成1 mol含铁微粒时，放热Q2，请你计算1 mol Fe2＋全部转化为Fe(OH)3(s)的热效应ΔH＝______。

(3)常温下，根据已知条件计算在pH＝5的溶液中，理论上下列微粒在该溶液中可存在的最大浓度c(Fe3＋)＝_________。

(4)有人用氨水调节溶液pH，在pH＝5时将Fe(OH)3沉淀出来，此时可能混有的杂质是_____(填化学式，下同)，用____试剂可将其除去。

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