Question

某科研小组设计出利用工业废酸（10%H₂SO₄）来堆浸某废弃的氧化铜锌矿（主要成份：CuO ZnO）的方案，实现废物综合利用，方案如下图所示。

请回答下列问题：

（1）操作1的名称是：            

（2）向溶液A中加入Fe粉发生的主要的反应离子方程式为：          、             。

（3）向溶液B中加入物质X的目的是       ，物质X可用下列物质中的        。(填字母)    

A．KMnO₄       B．O₂        C．H₂O₂       D．NaOH

（4）向溶液B中加入氨水的目的是调节溶液的pH，pH应控制在          范围之间。

（5）溶液D中主要溶质的化学式是          。

（6）氧化铜锌矿中含有少量的CuS和ZnS，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)（选填“＞”“＜”或“＝”）。

 

Answer 1

【答案】

（1）过滤（2分）

（2）Fe + 2H⁺＝Fe²⁺ + H₂↑（2分 Fe + Cu²⁺＝Fe²⁺ + Cu（2分）

（3）将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，以便除去 （2分）B C （2分）

（4）3.2 ＜PH＜ 6.2（2分）      

（5）(NH₄)₂SO₄  （2分）  （6）＜  （2分）

【解析】

试题分析：（1）操作1为固液分离操作，所以名称为过滤。

（2）氧化铜锌矿加入硫酸后，氧化物溶解生成Cu²⁺、Zn²⁺，同时为了使矿物充分溶解，加入的酸要过量，所以酸浸后的滤液为酸性溶液，再加入Fe粉，发生反应Fe + 2H⁺＝Fe²⁺ + H₂↑、 Fe + Cu²⁺＝Fe²⁺ + Cu。

（3）因为得到的B溶液要析出沉淀Fe（OH）₃ ，所以须把二价铁氧化为三价铁以便更好的除去，所以除了加碱性氨水溶液外，还应该加入氧化剂，并且不引入杂质，所以可以选择O₂ 、H₂O₂ ，故选BC。

（4）加入氨水主要是使Fe³⁺完全沉淀而不能使Zn²⁺沉淀，所以应该控制PH范围在3.2 ＜PH＜ 6.2之间

（5）由于过程中两次加入氨水，且C溶液中的Zn²⁺和碳酸根离子生成了沉淀碱式碳酸锌，所以剩余D溶液中含有的大量阳离子为NH⁴⁺，大量阴离子为SO₄^2-，所以主要溶质为(NH₄)₂SO₄ 。

（6）在H₂SO₄的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶，说明CuS更难溶，所以相同温度下，K_sp(CuS)<K_sp(ZnS)。

考点：本题考查的是化工流程题。