Question

某化工廠生產(chǎn)皓礬（ZnSO₄?7H₂O），結(jié)晶前的飽和溶液（酸性）中含有少量Cu²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺等雜質(zhì)。已知：0.01mol?L^-1的Fe³⁺開始沉淀為Fe（OH）₃到完全沉淀的pH范圍為2.7~3.7；飽和ZnSO₄溶液（0.34mol?L^-1）開始沉淀為Zn（OH）₂到完全沉淀的pH值范圍為5.7~8.0；當pH<5.6時，Na₂CO₃、CaCO₃會發(fā)生反應生成CO₂。該廠除雜及生產(chǎn)的工藝流程如下所示：

（1）加入的試劑②是__________________，其作用是___________________。
（2）為了調(diào)整pH，加入試劑③，供選用的試劑有NaOH、Na₂CO₃、CaCO₃、NH₃?H₂O、Ca（OH）₂等，應當選用__________，其理由是____________________。

Answer 1

（1）H₂O₂；將Fe²⁺氧化為Fe³⁺
（2）CaCO₃；可將其pH調(diào)整到5.6，F(xiàn)e³⁺可完全沉淀，Zn²⁺不會沉淀，且溶液中濃度大，使Ca²⁺轉(zhuǎn)化為微溶物質(zhì)CaSO₄，所得產(chǎn)品（皓礬）中不會引入雜質(zhì)Ca²⁺

【試題分析】
要除去溶液中的雜質(zhì)，在步驟①中加入過量的鐵粉，發(fā)生反應：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺和Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，過濾，除去置換出來的銅和剩余的鐵粉，所得濾液中含有的金屬離子是Fe²⁺和Zn²⁺。根據(jù)題干中所給出的信息可知，需先將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，然后再將Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀除去，在選擇氧化劑時，既要能氧化Fe²⁺又不引入新的雜質(zhì)，不宜選用Cl₂、KMnO₄、HNO₃等氧化劑，加入的試劑②為雙氧水（H₂O₂的水溶液）最適宜。只要調(diào)整溶液的pH在2.7~5.7的范圍內(nèi)，F(xiàn)e³⁺可以完全沉淀而除去，Zn²⁺不會沉淀，加入的試劑③可以是CaCO₃，因為溶液中濃度大，根據(jù)難溶物質(zhì)的溶度積常數(shù)Ksp=［Ca²⁺］［］可知，能使溶液中的Ca²⁺轉(zhuǎn)化為難溶物質(zhì)CaSO₄，所得產(chǎn)品（皓礬）中不會引入雜質(zhì)Ca²⁺。