Question

某工厂利用工业废酸（10%H₂SO₄）堆浸某废弃的氧化铜锌矿制取活性ZnO，方案如下：

已知：298K时各离子开始沉淀及完全沉淀时的pH：

离子	开始沉淀时的pH	完全沉淀时的pH
Fe2+	6.34	9.7
Fe3+	1.48	3.2
Zn2+	6.2	8.0

（1）氧化铜锌矿中含有少量CuS和ZnS，在稀H₂SO₄作用下ZnS可溶而CuS不溶，这是由于同温下K_sp（ZnS）

 

 K_sp（CuS）（“＞”“＜”或“=”）．
（2）在除铁过程中选用下列试剂中的

 

作为试剂甲最合适：
A．  Cl₂     B．HNO₃       C．  KMnO₄       D．H₂O₂
（3）除铁过程中加入氨水的目的

 

，实验中pH应控制的范围

 

．
（4）加试剂甲后，Fe³⁺与氨水生成Fe（OH）₃的离子方程式

 

．
（5）298K时，检验乙溶液中是否残留较多Fe³⁺ 的方法

 

．
（6）乙的溶液可直接用作氮肥，乙的化学式

 

．
（7）Zn₂（OH）₂CO₃焙烧的化学方程式

 

．

Answer 1

考点：常见金属元素的单质及其化合物的综合应用,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：几种重要的金属及其化合物

分析：氧化铜锌矿经废酸浸取后过滤，可得到硫酸铜、硫酸锌溶液；向酸浸液中加铁可还原出铜，经过滤可得铜和硫酸亚铁、硫酸锌的混合液；然后加入甲和氨水，将亚铁转化为氢氧化铁沉淀而除去；后向滤液中加氨水等将锌离子转化为Zn₂（OH）₂CO₃，最后焙烧，Zn₂（OH）₂CO₃受热分解得到氧化锌．
（1）相同条件下，溶度积常数大的物质先溶解；
（2）所用试剂能除去杂质，但不能引入新的杂质；
（3）除铁过程中加入氨水的目的是调节溶液的pH，有利于铁离子的水解；
（4）注意一水合氨为弱电解质的特点；
（5）可用KSCN溶液检验；
（6）结合题给信息利用工业废酸和氮肥考虑；
（7）Zn₂（OH）₂CO₃焙烧生成ZnO、CO₂、H₂O．

解答：解：氧化铜锌矿经废酸浸取后过滤，可得到硫酸铜、硫酸锌溶液；向酸浸液中加铁可还原出铜，经过滤可得铜和硫酸亚铁、硫酸锌的混合液；然后加入甲和氨水，将亚铁转化为氢氧化铁沉淀而除去；后向滤液中加氨水等将锌离子转化为Zn₂（OH）₂CO₃，最后焙烧，Zn₂（OH）₂CO₃受热分解得到氧化锌．
（1）相同条件下，溶解度大的物质先溶解；因在H₂SO₄的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶，则相同温度下：K_sp（CuS）＜K_sp（ZnS），故答案为：＞；
（2）除铁过程中加入A和氨水，使亚铁离子变成氢氧化铁沉淀，故A应为氧化剂，且考虑加入甲不引入新的杂质．除H₂O₂外，其他试剂均可引入新的杂质，故答案为：D；
（3）除铁过程中加入氨水的目的是调节溶液的pH，有利于铁离子的水解，从图表数据可知，铁离子沉淀完全的PH为3.2，锌离子开始沉淀的pH为6.2，故除铁pH范围为：3.2～6.2，
故答案为：调节溶液的pH，使Fe³⁺沉淀完全；3.2～6.2；
（4）Fe³⁺与氨水生成Fe（OH）₃的离子方程式为Fe³⁺+3NH₃?H₂O═Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺，故答案为：Fe³⁺+3NH₃?H₂O═Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（5）可用KSCN溶液检验，方法是取少量乙溶液于试管中，滴入几滴KSCN溶液，若出现红色，说明还有较多Fe³⁺，若无红色出现，说明Fe³⁺沉淀完全，
故答案为：取少量乙溶液于试管中，滴入几滴KSCN溶液，若出现红色，说明还有较多Fe³⁺，若无红色出现，说明Fe³⁺沉淀完全；
（6）因所用废酸为硫酸，B又可作氮肥，所以B为（NH₄）₂SO₄，故答案为：（NH₄）₂SO₄；
（7）Zn₂（OH）₂CO₃焙烧生成ZnO、CO₂、H₂O，方程式为Zn₂（OH）₂CO₃

高温  .

2ZnO+CO₂↑+H₂O，故答案为：Zn₂（OH）₂CO₃

高温  .

2ZnO+CO₂↑+H₂O．

点评：本题属于工艺流程图方面题目，为高考常见题型和高频考点，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，注意搞清实验目的和题给信息，结合流程和题目设问正确解题，难度中等．