Question

（15分）活性ZnO在橡膠、塑料、涂料工業(yè)中有重要應用，一種由粗ZnO（含F(xiàn)eO、CuO）制備活性ZnO的流程如下（已知：堿式碳酸鋅經焙燒可制得活性ZnO）：

已知：幾種離子生成氫氧化物沉淀時的pH如下表：

待沉淀離子	Fe2＋	Fe3＋	Zn2＋	Cu2＋
開始沉淀時pH	6.34	1.48	6.2	5.2
完全沉淀時pH	9.7	3.2	8.0	6.4

請問答下列問題：

⑴ 步驟A加H₂O₂發(fā)生反應的離子方程式是       ，該步驟需控制溶液pH的范圍是       。

⑵ A溶液中主要含有的溶質是       。

⑶ 堿式碳酸鋅經焙燒制得活性ZnO的反應△H＞0，該反應能自發(fā)進行的原因是       。

⑷ 若經處理后的廢水pH＝8，此時Zn^2＋的濃度為       mg/L（常溫下，K_sp[Zn(OH)₂]＝1.2×10^-17）。

 

Answer 1

【答案】

（1）2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O    3.2-5.2

（2）(NH₄)₂SO₄ （3）該反應是一個△S＞0的反應  （4）0.78（每空3分，共15分）

【解析】（1）由于樣品中含有氧化亞鐵雜質，沉淀亞銅離子的pH大于沉淀鋅離子的pH，所以必須利用雙氧水氧化亞銅離子，轉化為鐵離子，然后沉淀，方程式是2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；該步驟的目的是沉淀鐵離子，而不能沉淀銅離子，所以pH不能高于5.2，即范圍是3.2～5.2。

（2）加入碳酸氫銨的目的是沉淀溶液中的鋅離子，生成氫氧化鋅，所以溶液中的主要溶質是硫酸銨。

（3）雖然反應是吸熱反應，但熵值△S大于0，所以反應是可以自發(fā)的。

（4）pH＝8，則溶液中OH^－濃度是10^－6mol/L，所以根據溶度積常數可知，溶液中鋅離子濃度是1.2×10^-5mol/L，因此1L溶液中含有鋅離子是1.2×10^-5mol×65g/mol＝7.8×10^-4g，即濃度是10.78mg/L。