某科研課題小組研究利用含H+、Na+、Zn2+、Mn2+、Fe2+、Fe3+、SO的工業(yè)廢電解質(zhì)溶液,制備高純的ZnO、MnO2、Fe2O3,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程如圖:
回答下列問題:
(1)加入雙氧水的目的是
將Fe2+氧化為Fe3+
將Fe2+氧化為Fe3+
,寫出相應(yīng)的離子方程式 2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O
2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O
。
(2)第一次調(diào)pH使Fe3+完全沉淀,寫出反應(yīng)的離子方程式 Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓
Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓
。
(3)第二次調(diào)pH前,科研小組成員分析此時(shí)的溶液,得到常溫下相關(guān)數(shù)據(jù)如表(表中金屬離子沉淀完全時(shí),其濃度為1×10-5 mol?L-1)。
|
濃度/ (mol?L-1) |
氫氧化物的 Ksp |
開始沉淀的 pH |
沉淀完全的 pH |
Zn2+ |
0.12 |
1.2×10-17 |
6.0 |
8.1 |
Mn2+ |
0.10 |
4.0×10-14 |
7.8 |
9.8 |
為防止Mn
2+同時(shí)沉淀造成產(chǎn)品不純,最終選擇將溶液的pH控制為7,則此時(shí)溶液中Zn
2+的沉淀率為
99%
99%
,利用濾渣Ⅱ制備高純的ZnO時(shí),必然含有極其微量的
Fe2O3
Fe2O3
(以化學(xué)式表示)。
(4)已知常溫下,K
sp(MnS)=3.0×10
-14,K
sp(ZnS)=1.5×10
-24,在除鋅時(shí)發(fā)生沉淀轉(zhuǎn)化反應(yīng)為:MnS(s)+Zn
2+(aq)?ZnS(s)+Mn
2+(aq),其平衡常數(shù)K=
2×1010
2×1010
。
(5)沉錳反應(yīng)在酸性條件下完成,寫出該反應(yīng)的離子方程式
。