Question

某工廠利用工業(yè)廢酸（10%H₂SO₄）堆浸某廢棄的氧化銅鋅礦制取活性ZnO，方案如下：

已知：298K時各離子開始沉淀及完全沉淀時的pH：

離子	開始沉淀時的pH	完全沉淀時的pH
Fe2+	6.34	9.7
Fe3+	1.48	3.2
Zn2+	6.2	8.0

（1）氧化銅鋅礦中含有少量CuS和ZnS，在稀H₂SO₄作用下ZnS可溶而CuS不溶，這是由于同溫下K_sp（ZnS）

 

 K_sp（CuS）（“＞”“＜”或“=”）．
（2）在除鐵過程中選用下列試劑中的

 

作為試劑甲最合適：
A．  Cl₂     B．HNO₃       C．  KMnO₄       D．H₂O₂
（3）除鐵過程中加入氨水的目的

 

，實驗中pH應(yīng)控制的范圍

 

．
（4）加試劑甲后，F(xiàn)e³⁺與氨水生成Fe（OH）₃的離子方程式

 

．
（5）298K時，檢驗乙溶液中是否殘留較多Fe³⁺ 的方法

 

．
（6）乙的溶液可直接用作氮肥，乙的化學(xué)式

 

．
（7）Zn₂（OH）₂CO₃焙燒的化學(xué)方程式

 

．

Answer 1

考點：常見金屬元素的單質(zhì)及其化合物的綜合應(yīng)用,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：幾種重要的金屬及其化合物

分析：氧化銅鋅礦經(jīng)廢酸浸取后過濾，可得到硫酸銅、硫酸鋅溶液；向酸浸液中加鐵可還原出銅，經(jīng)過濾可得銅和硫酸亞鐵、硫酸鋅的混合液；然后加入甲和氨水，將亞鐵轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀而除去；后向濾液中加氨水等將鋅離子轉(zhuǎn)化為Zn₂（OH）₂CO₃，最后焙燒，Zn₂（OH）₂CO₃受熱分解得到氧化鋅．
（1）相同條件下，溶度積常數(shù)大的物質(zhì)先溶解；
（2）所用試劑能除去雜質(zhì)，但不能引入新的雜質(zhì)；
（3）除鐵過程中加入氨水的目的是調(diào)節(jié)溶液的pH，有利于鐵離子的水解；
（4）注意一水合氨為弱電解質(zhì)的特點；
（5）可用KSCN溶液檢驗；
（6）結(jié)合題給信息利用工業(yè)廢酸和氮肥考慮；
（7）Zn₂（OH）₂CO₃焙燒生成ZnO、CO₂、H₂O．

解答：解：氧化銅鋅礦經(jīng)廢酸浸取后過濾，可得到硫酸銅、硫酸鋅溶液；向酸浸液中加鐵可還原出銅，經(jīng)過濾可得銅和硫酸亞鐵、硫酸鋅的混合液；然后加入甲和氨水，將亞鐵轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀而除去；后向濾液中加氨水等將鋅離子轉(zhuǎn)化為Zn₂（OH）₂CO₃，最后焙燒，Zn₂（OH）₂CO₃受熱分解得到氧化鋅．
（1）相同條件下，溶解度大的物質(zhì)先溶解；因在H₂SO₄的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶，則相同溫度下：K_sp（CuS）＜K_sp（ZnS），故答案為：＞；
（2）除鐵過程中加入A和氨水，使亞鐵離子變成氫氧化鐵沉淀，故A應(yīng)為氧化劑，且考慮加入甲不引入新的雜質(zhì)．除H₂O₂外，其他試劑均可引入新的雜質(zhì)，故答案為：D；
（3）除鐵過程中加入氨水的目的是調(diào)節(jié)溶液的pH，有利于鐵離子的水解，從圖表數(shù)據(jù)可知，鐵離子沉淀完全的PH為3.2，鋅離子開始沉淀的pH為6.2，故除鐵pH范圍為：3.2～6.2，
故答案為：調(diào)節(jié)溶液的pH，使Fe³⁺沉淀完全；3.2～6.2；
（4）Fe³⁺與氨水生成Fe（OH）₃的離子方程式為Fe³⁺+3NH₃?H₂O═Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺，故答案為：Fe³⁺+3NH₃?H₂O═Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（5）可用KSCN溶液檢驗，方法是取少量乙溶液于試管中，滴入幾滴KSCN溶液，若出現(xiàn)紅色，說明還有較多Fe³⁺，若無紅色出現(xiàn)，說明Fe³⁺沉淀完全，
故答案為：取少量乙溶液于試管中，滴入幾滴KSCN溶液，若出現(xiàn)紅色，說明還有較多Fe³⁺，若無紅色出現(xiàn)，說明Fe³⁺沉淀完全；
（6）因所用廢酸為硫酸，B又可作氮肥，所以B為（NH₄）₂SO₄，故答案為：（NH₄）₂SO₄；
（7）Zn₂（OH）₂CO₃焙燒生成ZnO、CO₂、H₂O，方程式為Zn₂（OH）₂CO₃

高溫  .

2ZnO+CO₂↑+H₂O，故答案為：Zn₂（OH）₂CO₃

高溫  .

2ZnO+CO₂↑+H₂O．

點評：本題屬于工藝流程圖方面題目，為高考常見題型和高頻考點，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實驗?zāi)芰Φ目疾�，注意搞清實驗�(zāi)康暮皖}給信息，結(jié)合流程和題目設(shè)問正確解題，難度中等．