Question

2．某科研小組設(shè)計(jì)出利用工業(yè)廢酸（稀H₂SO₄）來(lái)浸取某廢棄的氧化銅鋅礦的方案，實(shí)現(xiàn)廢物綜合利用，方案如下圖所示．

已知：各離子開(kāi)始沉淀及完全沉淀時(shí)的pH如下表所示．

離子	開(kāi)始沉淀時(shí)的pH	完全沉淀時(shí)的pH
Fe2+	6.34	9.7
Fe3+	1.48	3.2
Zn2+	6.2	8.0

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）在“酸浸”步驟中，為提高浸出速率，除通入空氣“攪拌”外，還可采取的措施是適當(dāng)升高溫度（或增大酸濃度、將氧化銅鋅礦粉碎等）．（任寫一點(diǎn)即可）
（2）氧化銅鋅礦中含有少量的CuS和ZnS，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）（選填“＞”“＜”或“=”）．
（3）物質(zhì)A是用來(lái)將ZnSO₄溶液中的Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺最好使用下列物質(zhì)中的B．
A．KMnO₄B．H₂O₂   C．HNO₃ D．NaClO
（4）除鐵過(guò)程中加入氨水的目的是通過(guò)調(diào)節(jié)溶液的pH，使Fe³⁺沉淀而Zn²⁺不沉淀，pH應(yīng)控制在3.2≤pH＜6.2或3.2～6.2范圍之間．
（5）物質(zhì)B可直接用作氮肥，則B的化學(xué)式是（NH₄）₂SO₄．
（6）寫出最后焙燒生成ZnO的化學(xué)反應(yīng)方程式Zn₂（OH）₂CO₃=2ZnO+H₂O+CO₂↑．

Answer 1

分析 氧化銅鋅礦經(jīng)廢酸浸取后過(guò)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(guò)濾可得銅和硫酸亞鐵、硫酸鋅的混合液；然后加入A和氨水，將亞鐵轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀而除去；后向?yàn)V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）影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素有：溫度、濃度、固體表面積等；
（2）相同條件下，溶解度大的物質(zhì)先溶解；
（3）所用試劑能除去雜質(zhì)，但不能引入新的雜質(zhì)；
（4）PH的范圍應(yīng)使鐵完全沉淀而鋅不沉淀；
（5）結(jié)合題給信息利用工業(yè)廢酸和氮肥考慮；
（6）Zn₂（OH）₂CO₃焙燒可生成ZnO、水和二氧化碳?xì)怏w．

解答 解：氧化銅鋅礦經(jīng)廢酸浸取后過(guò)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(guò)濾可得銅和硫酸亞鐵、硫酸鋅的混合液；然后加入A和氨水，將亞鐵轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀而除去；后向?yàn)V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）影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素有多種，要提高氧化銅鋅礦的酸浸速率，可采取的措施還有升高溫度（增大酸濃度、將氧化銅鋅礦粉碎--增大表面積等）．
故答案為：適當(dāng)升高溫度（或增大酸濃度、將氧化銅鋅礦粉碎等）；
（2）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：＜；
（3）除鐵過(guò)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A不引入新的雜質(zhì)．除空氣外，其他試劑均可引入新的雜質(zhì)．
故答案為：B；
（4）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(kāi)始沉淀的PH為6.2．故除鐵PH范圍為：3.2～6.2；
故答案為：3.2≤pH＜6.2或3.2～6.2；
（5）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；
（6）Zn₂（OH）₂CO₃焙燒可生成ZnO、水和二氧化碳?xì)怏w，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Zn₂（OH）₂CO₃=2ZnO+H₂O+CO₂↑，故答案為：Zn₂（OH）₂CO₃=2ZnO+H₂O+CO₂↑．

點(diǎn)評(píng) 本題屬于工藝流程圖方面題目，為高考常見(jiàn)題型和高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，要搞清�?shí)驗(yàn)?zāi)康暮皖}給信息，結(jié)合流程和題目設(shè)問(wèn)正確解題，本題難度中等．