Question

4．2Zn（OH）₂•ZnCO₃是制備活性ZnO的中間體，以鋅焙砂（主要成分為ZnO，含少量Cu²⁺、Mn²⁺等離子）為原料制備2Zn（OH）₂•ZnCO₃的工藝流程如圖：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）（NH₄）₂SO₄與NH₃•H₂O組成的混合溶液工業(yè)上稱為緩沖溶液，向該溶液中加入少量強(qiáng)酸或強(qiáng)堿，溶液的PH都不會(huì)有明顯變化，請(qǐng)分別用離子方程式說(shuō)明原因NH₃•H₂O+H⁺=NH₄⁺+H₂O，NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O．
（2）“浸取”時(shí)為了加快鋅的浸出速率，可采取的措施有將鋅焙砂粉碎；攪拌；適當(dāng)加熱提高浸取溫度等（任寫兩種）；
（3）“浸取”時(shí)加入的NH₃•H₂O過(guò)量，寫出生成MnO₂的離子方程式Mn²⁺+H₂O₂+2NH₃•H₂O=MnO₂↓+2NH₄⁺+2H₂O；
（4）適量S^2-能將Cu²⁺轉(zhuǎn)化為硫化物沉淀而除去，若選擇ZnS進(jìn)行除雜，是否可行？可行；用計(jì)算說(shuō)明原因：ZnS+Cu²⁺=CuS+Zn²⁺K=$\frac{Ksp（ZnS）}{Ksp（CuS）}$=1.2×10¹²＞1×10⁵反應(yīng)趨于完全；[已知：K_sp（ZnS）=1.6×l0^-24，K_sp（CuS）=1.3×l0^-36
（5）“沉鋅”的離子方程式是3Zn²⁺+6HCO₃^-=2Zn（OH）₂•ZnCO₃↓+5CO₂↑+H₂O；
（6）該過(guò)程中，蒸氨所得氨氣可循環(huán)利用，“過(guò)濾 III”所得濾液也可循環(huán)使用，其主要成分的化學(xué)式是（NH₄）₂SO₄．

Answer 1

分析 制備2Zn（OH）₂•ZnCO₃流程為：鋅焙砂（主要成分為ZnO，含少量Cu²⁺、Mn²⁺等離子）中加入硫酸銨、氨水、雙氧水，雙氧水將錳離子氧化成二氧化錳：Mn²⁺+H₂O₂+2NH₃•H₂O=MnO₂↓+2 NH₄⁺+2H₂O，過(guò)濾后在濾液中加硫化銨，再過(guò)濾，除去銅離子，蒸氨除去多余的氨氣，加入碳酸氫銨得到2Zn（OH）₂•ZnCO₃和二氧化碳?xì)怏w，過(guò)濾得2Zn（OH）₂•ZnCO₃，濾液為硫酸銨溶液，
（1）加堿時(shí)，NH₄⁺與氫氧根離子生成NH₃•H₂O，加酸時(shí)，NH₃•H₂O 與氫離子生成NH₄⁺；
（2）根據(jù)影響反應(yīng)速率的因素判斷“浸取”時(shí)為了提高鋅的浸出率，可采取的措施；
（3）“浸取”時(shí)加入的NH₃•H₂O過(guò)量，溶液呈堿性，雙氧水將錳離子氧化成MnO₂，根據(jù)電荷守恒和元素守恒書寫離子方程式；
（4）根據(jù)反應(yīng)ZnS+Cu²+=CuS+Zn²⁺，可知K=$\frac{Ksp（ZnS）}{Ksp（CuS）}$=1.2×10¹²，結(jié)合題中信息可判斷ZnS除雜，是否可行；
（5）“沉鋅”的過(guò)程為溶液中的鋅離子與碳酸氫銨溶液反應(yīng)生成2Zn（OH）₂•ZnCO₃，據(jù)此書寫離子方程式；
（6）“過(guò)濾3”所得濾液為硫酸銨溶液，可循環(huán)使用．

解答 解：（1）（NH₄）₂SO₄與NH₃•H₂O組成的混合溶液中加酸：NH₃•H₂O+H⁺=NH₄⁺+H₂O，加堿：NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O，溶液的PH都不會(huì)有明顯變化；
故答案為：NH₃•H₂O+H⁺=NH₄⁺+H₂O，NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O；
（2）根據(jù)影響反應(yīng)速率的因素判斷“浸取”時(shí)為了提高鋅的浸出率，可采取的措施為將鋅焙砂粉碎；攪拌；適當(dāng)加熱提高浸取溫度等；
故答案為：將鋅焙砂粉碎；攪拌；適當(dāng)加熱提高浸取溫度等；
（3）“浸取”時(shí)加入的NH₃•H₂O過(guò)量，溶液呈堿性，雙氧水將錳離子氧化成MnO₂，反應(yīng)的離子方程式為Mn²⁺+H₂O₂+2NH₃•H₂O=MnO₂↓+2NH₄⁺+2H₂O；
故答案為：Mn²⁺+H₂O₂+2NH₃•H₂O=MnO₂↓+2 NH₄⁺+2H₂O；
（4）根據(jù)反應(yīng)ZnS+Cu²+=CuS+Zn²⁺，可知K=$\frac{Ksp（ZnS）}{Ksp（CuS）}$=1.2×10¹²＞＞1×10⁵，K＞10⁵化學(xué)反應(yīng)完全，所以選擇ZnS進(jìn)行除雜是可行的；
故答案為：可行；ZnS+Cu²⁺=CuS+Zn²⁺  K=$\frac{Ksp（ZnS）}{Ksp（CuS）}$=1.2×10¹²＞1×10⁵反應(yīng)趨于完全；
（5）“沉鋅”的過(guò)程為溶液中的鋅離子與碳酸氫銨溶液反應(yīng)生成2Zn（OH）₂•ZnCO₃，離子方程式為3Zn²⁺+6HCO₃^-=2Zn（OH）₂•ZnCO₃↓+5CO₂↑+H₂O；
故答案為：3Zn²⁺+6HCO₃^-=2Zn（OH）₂•ZnCO₃↓+5CO₂↑+H₂O；
（6）“過(guò)濾3”所得濾液為硫酸銨溶液，可循環(huán)使用，其化學(xué)式為（NH₄）₂SO₄；
故答案為：（NH₄）₂SO₄．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備方案的設(shè)計(jì)、物質(zhì)分離與提純方法的綜合應(yīng)用，題目難度較大，明確制備流程為解答關(guān)鍵，注意掌握常見物質(zhì)分離與提純的操作方法，試題知識(shí)點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>