Question

用Zn(主要含有Fe、Al、Pb杂质)和硫酸来制取H₂，利用制氢废液制备硫酸锌晶体(ZnSO₄·7H₂O)、Al₂O₃和Fe₂O₃，流程如下：

已知Al³⁺、Fe³⁺、Zn²⁺的氢氧化物完全沉淀的pH分别为5.2、4.1和8.5，ZnSO₄·7H₂O晶体易溶于水，易风化。回答下列问题：

(1)下列操作或描述正确的是________。

A．操作②，调节pH=5.2的目的是防止Zn²⁺水解

B． 操作①的目的之一是将Fe²⁺氧化为Fe³⁺

C． 为得到干燥的ZnSO₄·7H₂O产品，可以用酒精洗干

D． 加热浓缩ZnSO₄溶液出现极薄晶膜时，要停止加热

E． 操作③，用玻璃棒在过滤器上搅拌以加速沉淀的洗涤

F ．操作③，滤液中的溶质主要是Al₂(SO₄)₃

(2)写出操作③的反应离子方程式：__________。

(3)选出在培养规则ZnSO₄·7H₂O大晶体过程中合理的操作并排序______。

①迅速降至室温

②用玻璃棒摩擦器壁

③配制90℃的ZnSO₄·7H₂O溶液

④自然冷却至室温

⑤选规则明矾小晶体并悬挂在溶液中央

⑥配制高于室温10~20℃的ZnSO₄·7H₂O饱和溶液

(4)某同学用抽滤的方法得到ZnSO₄·7H₂O。抽滤过程中洗涤沉淀的具体操作是______________。

(5)为判断硫酸锌晶体是否有Fe³⁺残留，请设计实验方案______________。

Answer

BCD OH-+Al(OH)3=AlO+2H2O ⑥⑤④ 先关小水龙头，加入洗涤剂浸没沉淀物，使洗涤剂缓慢通过沉淀物 取样加蒸馏水溶解，滴加KSCN溶液，显血红色说明残留Fe3+，反之无Fe3+

【解析】

用Zn(主要含有Fe、Al、Pb杂质)和硫酸来制取H2，Zn、Fe、Al可与硫酸反应分别生成ZnSO4、FeSO4、Al2(SO4)3和氢气，Pb与硫酸不反应，反应后的废液加入氧化剂将Fe2+氧化为Fe3+并过滤得到含有ZnSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3的滤液；已知Al3+、Fe3+、Zn2+的氢氧化物完全沉淀的pH分别为5.2、4.1和8.5，调节滤液的pH=5.2时，Al3+、Fe3+转化为氢氧化铝和氢氧化铁沉淀，在经过滤得到沉淀1和滤液，此时滤液中主要含有ZnSO4，滤渣1主要为Al(OH)3和Fe(OH)3沉淀，操作②为过滤；滤液中主要含有ZnSO4，Zn2+易发生水解生成氢氧化锌沉淀，为不引入新杂质，向滤液中加入硫酸，调节溶液pH=2抑制Zn2+发生水解，对滤液加热蒸发，当出现晶膜时，利用抽滤的方法快速过滤得到硫酸锌晶体(ZnSO4·7H2O)；由于氢氧化铝可与强碱反应，向滤渣1加入足量氢氧化钠溶液，发生反应Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O，在经过滤得到沉淀2和滤液，沉淀2为不与氢氧化钠反应的Fe(OH)3，此时滤液中含有NaAlO2和过量NaOH，加入NaHCO3 发生反应AlO+HCO+H2O =Al(OH)3↓ +CO，沉淀3为氢氧化铝，氢氧化铝受热分解制得Al2O3；Fe(OH)3加热分解得到Fe2O3，Fe2O3为红棕色，俗称铁红，可用于制作颜料，据此分析解答。

(1)A．根据分析，操作②，调节pH=5.2的目的是将滤液中的Al3+、Fe3+转化为氢氧化铝和氢氧化铁沉淀，故A错误；

B．根据分析可知，操作①为加入氧化剂并过滤，目的是将Fe2+氧化为Fe3+，同时将杂质Pb除去，故B正确；

C．根据已知信息ZnSO4·7H2O晶体易溶于水，故不能用水洗，酒精与水互溶且易挥发，则用酒精洗干不会导致ZnSO4·7H2O失去结晶水，故C正确；

D．若直接加热蒸干ZnSO4·7H2O会导致失去结晶水，则加热浓缩ZnSO4溶液出现极薄晶膜时，要停止加热，故D正确；

E．操作③为过滤，过滤操作中不能用玻璃棒进行搅拌，防止滤纸破损，导致分离的物质不纯，故E错误；

F．根据分析，滤液中的溶质主要是NaAlO2和过量NaOH，故F错误；

答案选BCD；

(2)根据分析，操作③中发生的反应为Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O，反应离子方程式为：OH-+Al(OH)3=AlO+2H2O；

(3)在培养规则ZnSO4·7H2O大晶体过程中，需要配制高于室温10℃到20℃的ZnSO4饱和溶液，选规则ZnSO4·7H2O小晶体并悬挂在溶液中央，随着自然冷却至室温，ZnSO4饱和溶液变为过饱和溶液，导致ZnSO4析出，ZnSO4·7H2O晶体会附着在规则ZnSO4·7H2O小晶体上，形成规则ZnSO4·7H2O大晶体，故正确操作为⑥⑤④；

(4)某同学用抽滤的方法得到ZnSO4·7H2O。抽滤过程中洗涤沉淀的具体操作是先关小水龙头，加入洗涤剂浸没沉淀物，使洗涤剂缓慢通过沉淀物；

(5)为判断硫酸锌晶体是否有Fe3+残留，即检验溶液中是否含有Fe3+，检验方法为：取样加蒸馏水溶解，滴加KSCN溶液，显血红色说明残留Fe3+，反之无Fe3+。