Question

活性ZnO在橡膠、塑料、涂料工業(yè)有重要應用，由粗ZnO（含FeO、CuO）制備活性ZnO流程如圖：

（1）上述流程中，浸出用的是密度為1.5g/cm³，質量分數為60%H₂SO₄，則該H₂SO₄的物質的量濃度為

9.18mol/L

．（保留兩位小數）
（2）已知：常溫下Fe（OH）₃的K_sp=4.0×10^-38．上述流程H₂SO₄浸出后溶液中Fe³⁺的濃度為0.04mol/L，控制濾液的pH，加入H₂O₂后產生大量紅褐色沉淀．
①濾液的pH至少為

2

時，溶液中Fe³⁺開始沉淀．
②若控制濾液的pH過大，可能導致的后果是

產生Cu（OH）₂、Zn（OH）₂沉淀

．
（3）A中主要含有的溶質是

（NH₄）₂SO₄

．
（4）已知：制備活性ZnO，所焙燒的物質是堿式碳酸鋅（可能含結晶水）．取堿式碳酸鋅6.82g，溶于HCl生成CO₂ 448mL（標準狀況下），溶解過程消耗HCl 0.12mol，試推測該堿式碳酸鋅的化學式

Zn₃（OH）₄CO₃?H₂O

．

Answer 1

分析：（1）根據濃硫酸稀釋前后物質的量不變計算濃硫酸的體積；
（2）依據沉淀溶解平衡中的溶度積計算氫氧根離子濃度，結合溶液的離子積常數計算得到氫離子濃度計算溶液pH；
（3）依據流程分析可知，碳酸氫銨洗滌沉淀表面硫酸反應生成硫酸銨，所以A中主要含有的溶質是（NH₄）₂SO₄；
（4）依據元素守恒關系分別計算各微粒物質的量，其中物質組成的離子關系，反應的定量關系，質量關系計算得到判斷出的各成分物質的量取最簡整數比得到化學式．

解答：解：（1）稀硫酸的物質的量濃度=

1000ρw

M

=

1000×1.5×60%

98

=9.18mol/L，故答案為：9.18mol/L；
（2）①已知：常溫下Fe（OH）₃的K_sp=4.0×10^-38．上述流程H₂SO₄浸出后溶液中Fe³⁺的濃度為0.04mol/L，控制濾液的pH，加入H₂O₂后產生大量紅褐色沉淀；
當出現氫氧化鐵沉淀時，溶液中K_sp=c³（OH^-）c（Fe³⁺）=4.0×10^-38 c（OH^-）=1×10^-12mol/L，c（H⁺）=10^-2mol/L，pH=2，
故答案為：2；
②若控制濾液的pH過大，可能導致的后果是銅離子和鋅離子沉淀，
故答案為：產生Cu（OH）₂、Zn（OH）₂沉淀；
（3）依據流程分析，碳酸氫銨洗滌沉淀表面硫酸反應生成硫酸銨，所以A中主要含有的溶質是（NH₄）₂SO₄，故答案為：（NH₄）₂SO₄；
（4）n（CO₃^2-）=n（CO₂）=0.02 mol；
n（Zn²⁺）=n（ZnCl₂）=

1

2

n（Cl^-）=

1

2

n（HCl）=0.06 mol；
n（OH^-）=2n（Zn²⁺）-2n（CO₃^2-）=0.08 mol；
n（H₂O）=[6.82 g-n（Zn²⁺）-n（OH^-）-n（CO₃^2-）]÷18 g/mol=0.02 mol；
n（Zn²⁺）：n（OH^-）：n（CO₃^2-）：n（H₂O）=0.06：0.08：0.02：0.02=3：4：1：1：
化學式為：Zn₃（OH）₄CO₃?H₂O；
故化學式為：Zn₃（OH）₄CO₃?H₂O．

點評：本題考查一定物質的量濃度換算計算、溶度積常數的有關計算、化學式的確定等知識點，會根據元素守恒分析物質化學式，難度中等．