氢氧化铁与盐酸反应方程式及现象（盐酸和氢氧化铁的反应现象） - 原点资讯

(5)过滤、洗涤、干燥

　(2017·合肥模拟)高纯活性氧化锌可用于光催化、光电极、彩色显影等领域。以工业级氧化锌(含Fe2＋、Mn2＋、Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等)为原料，用硫酸浸出法生产高纯活性氧化锌的工艺流程如下：

氢氧化铁与盐酸反应方程式及现象,盐酸和氢氧化铁的反应现象(5)

已知Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38。

回答下列问题：

(1)浸出时，为了提高浸出效率可采取的措施有(写两种)：_____________。

(2)氧化时，加入KMnO4溶液是为了除去浸出液中的Fe2＋和Mn2＋(溶液中Mn全部转化为MnO2)，请配平下列除去Fe2＋的离子方程式：

MnOeq \o\al(－,4)＋　Fe2＋＋　________===　MnO2↓＋　Fe(OH)3↓＋　H＋

(3)加入锌粉的目的是_____________________________________。

(4)已知H2SO4浸出液中，c(Fe2＋)＝5.04 mg·L－1、c(Mn2＋)＝1.65 mg·L－1。

①加入KMnO4溶液反应一段时间后，溶液中c(Fe3＋)＝0.56 mg·L－1，若溶液pH＝3，则此时Fe3＋________(填"能"或"不能")生成沉淀。

②若要除尽1 m3上述浸出液中的Fe2＋和Mn2＋，需加入________ g KMnO4。

[解析]　(1)为了提高浸出效率，可以适当增大硫酸浓度、搅拌、将固体粉碎、提高浸出温度等。(2)锰元素由＋7价降低到＋4价，而铁元素由＋2价升高到＋3价，根据得失电子守恒、元素守恒和电荷守恒配平方程式。(3)加入锌粉的目的是消耗溶液中的H＋，调节溶液，pH，促进溶液中的Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等形成沉淀而除去。(4)①c(Fe3＋)＝eq \f(0.56×10－3 g·L－1,56 g·mol－1)＝1.0×10－5 mol·L－1，此时溶液中c(OH－)＝1.0×10－11mol·L－1，c(Fe3＋)·c3(OH－)＝1.0×10－38<Ksp[Fe(OH)3]，故不能生成Fe(OH)3沉淀。②加入KMnO4将Fe2＋和Mn2＋分别氧化为Fe3＋和MnO2，而KMnO4被还原为MnO2，根据得失电子守恒可知，加入KMnO4的质量为

eq \f(\f(5.04×10－3 g·L－1,56 g·mol－1)×1 000 L＋\f(1.65×10－3 g·L－1,55 g·mol－1)×2×1 000 L,3)×158 g·mol－1＝7.9 g。

[答案]　(1)将工业级氧化锌粉碎、搅拌(其他合理答案也可)

(2)1　3　7　H2O　1　3　5

(3)调节溶液pH，除去溶液中的Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等

(4)①不能　②7.9

无机化工流程题考查的热点

1．原料的各项预处理操作或目的

(1)溶解：通常用酸进行溶解，如硫酸、盐酸等。

(2)灼烧、焙烧、煅烧：改变物质结构，使一些物质转化为目标物质，或使一些杂质在高温下氧化或分解。

(3)控制反应条件：因为化学反应是有条件的，往往需要在一定的浓度、温度、压强、催化剂和酸碱性等条件下进行，所以生产中必须控制反应条件，其中温度和酸度的控制是条件控制的两大主旋律。可采用水浴加热、油浴加热等控制温度，防止温度过高时反应物或生成物发生分解导致产率降低。

(4)调节溶液的pH：①控制溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀。如含Mn2＋的溶液中同时含有Fe2＋，可先加氧化剂将Fe2＋氧化为Fe3＋，再调节溶液的酸度为3.7≤pH＜8.3，即可使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀。②调节溶液的pH时，所选的物质应满足两点：一是能与H＋或OH－反应，二是不引入新的杂质。

(5)加热：加快化学反应速率或促使化学平衡向某个方向移动。

(6)降温：防止某物质在高温时溶解(或分解)或使化学平衡向着题目要求的方向移动。

2．产品分离和提纯的方法或操作

(1)蒸发：蒸发掉一部分溶剂。有时要考虑反应时的气体氛围以抑制某物质发生水解。

(2)蒸发浓缩、冷却结晶：适用于杂质的溶解度随温度变化不大的物质的分离、提纯。

(3)蒸发结晶、趁热过滤：适用于杂质的溶解度随温度变化较大的物质的分离、提纯，可减少杂质晶体的析出。

(4)晶体的干燥：常见的干燥方法为自然晾干、滤纸吸干、干燥器中烘干。

(5)沉淀的洗涤：由于沉淀生成时，表面会吸附一定量的离子(尤其是沉淀成分离子)。因此过滤后要进行沉淀的洗涤。洗涤方法是向过滤器中慢慢注入适量蒸馏水，至刚好没过沉淀，然后静置，让其自然流下，重复以上操作2～3次，直至洗涤干净。为了减少沉淀(或晶体)的溶解，可用冰水或有机溶剂洗涤。

(6)沉淀是否洗涤干净的检验：主要检验洗涤液中是否还含有沉淀表面吸附的离子。一般的检验方法：取少量最后一次的洗涤液，置于一洁净的试管中，滴加少量的检验试剂，若没有特征现象出现，说明沉淀洗涤干净。

(7)从溶液中得到晶体的一般过程：蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤→干燥。

3．步骤中发生反应的化学方程式(或离子方程式)的书写

书写化学方程式(或离子方程式)时，首先要明确反应物、生成物及反应条件等，然后根据各种守恒关系配平化学方程式(或离子方程式)。

[对点训练]

1．(2016·全国丙卷节选)过氧化钙微溶于水，溶于酸，可作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。以下是一种制备过氧化钙的实验方法。回答下列问题：

过氧化钙的制备

氢氧化铁与盐酸反应方程式及现象,盐酸和氢氧化铁的反应现象(6)

(1)步骤①的具体操作为逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，此时溶液呈________性(填"酸"、"碱"或"中")。将溶液煮沸，趁热过滤。将溶液煮沸的作用是________________。

(2)步骤②中反应的化学方程式为_________________________________，

该反应需要在冰浴下进行，原因是______________________________。

(3)将过滤得到的白色结晶依次使用蒸馏水、乙醇洗涤，使用乙醇洗涤的目的是_________________________________________________________________。

(4)制备过氧化钙的另一种方法是：将石灰石煅烧后，直接加入双氧水反应，过滤后可得到过氧化钙产品。该工艺方法的优点是_______________________，

产品的缺点是________。

[解析]　(1)步骤①中逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，该固体为CaCO3，溶液中含有CaCl2，由于溶解了生成的CO2，溶液呈弱酸性。将溶液煮沸，可排出溶解的CO2，防止与后续加入的氨水及生成的CaO2反应。(2)滤液中含有CaCl2，加入氨水和双氧水在冰浴条件下反应，经过滤得到白色晶体(CaO2)，结合元素守恒推知步骤②中反应还生成NH4Cl和H2O，化学方程式为CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2＋6H2O===CaO2·8H2O↓＋2NH4Cl或CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2===CaO2↓＋2NH4Cl＋2H2O。H2O2不稳定，受热易分解生成H2O和O2，故该反应在冰浴条件下进行，其目的是防止H2O2受热分解。(3)过氧化钙微溶于水，能溶于酸，白色结晶(CaO2)可依次使用蒸馏水、乙醇洗涤，使用乙醇洗涤的目的是去除结晶表面水分。(4)将石灰石煅烧后，直接加入双氧水反应，过滤后可得到过氧化钙产品。与第一种方法相比，其优点是工艺简单、操作方便；产品的缺点是纯度较低。

[答案]　(1)酸　除去溶液中的CO2　(2)CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2＋6H2O===CaO2·8H2O↓＋2NH4Cl或CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2===CaO2↓＋2NH4Cl＋2H2O　温度过高时双氧水易分解　(3)去除结晶表面水分　(4)工艺简单、操作方便　纯度较低

2．(2013·全国卷Ⅱ)氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌[含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等杂质]的流程如下：

氢氧化铁与盐酸反应方程式及现象,盐酸和氢氧化铁的反应现象(7)