问题 填空题

(14分)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制取活性ZnO的方案,实现废物综合利用,方案如下图所示。

已知:298K时各离子开始沉淀及完全沉淀时的pH如下表所示。

离子开始沉淀时的pH完全沉淀时的pH
Fe26.349.7
Fe31.483.2
Zn26.28.0
请回答下列问题:

(1)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,这是由于相同温度下:Ksp(CuS)        Ksp(ZnS)(选填“>”“<”或“=”)。

(2)你认为在除铁过程中选用下列物质中的    (填序号)作为试剂甲是比较合适的。

A.KMnO4          B.HNO3          C.H2O2              D.Cl2

(3)除铁过程中加入氨水的目的是调节溶液的pH,pH应控制在        范围之间。

(4)请写出加甲物质后,加入氨水控制调节溶液的pH下生成Fe(OH)3反应的离子方程式                                                  

(5)298K时,残留在乙溶液中的c(Fe3)在 __          mol/L以下。

[Fe(OH)3= 2.70×10-39]

(6)乙的溶液可直接用作氮肥,则乙的化学式是          

(7)请写出“沉淀Zn2+”步骤中发生反应的化学方程式                        

答案

(1)<       (2)C   (3)3.2~6.2

(4)Fe3++3NH3·H2O ="==" Fe(OH)3↓+3 NH4+

(5)2.7×10-20.4

(6)(NH42SO4

(7)2ZnSO4 +NH4HCO3 +3 NH3·H2O="=" Zn2(OH)2CO3 ↓+2(NH42 SO4 + H2O

(1)ZnS和CuS均存在溶解平衡:ZnS(s)ZnS(aq)=Zn2+S2  CuS(s)CuS(aq)=Cu2+S2,当c(H+)增大的情况下,c(S2)减小的情况下,前者平衡正向移动,即离子积c(Zn2)×c(S2)小于Ksp(ZnS),并且离子积c(Cu2)×c(S2)大于Ksp(CuS),则Ksp(ZnS)较大

(2)从表格数据可知,在较低pH下Fe3已经全部沉淀完全,但Fe2与Zn2沉淀的pH范围重合,故需要先用氧化剂将Fe2氧化,再沉淀除去,为不引入杂质同时不能与加入的氨水反应,H2O2最合适:2Fe2+H2O2+2H=2Fe3+2H2O

(3)由所给数据可知,为保证Fe3沉淀完全,但Zn2不能沉淀,可将pH控制在3.2~6.2之间

(4)Fe3++3NH3·H2O ="==" Fe(OH)3↓+3 NH4+

(5)乙溶液中pH最小为6.2,c(OH)最小为106.2mol/L,c(Fe3)最大为=2.7×10-20.4mol/L

(6)(NH42 SO4

(7)由流程中参加反应的物质及生成物可知发生的反应为:2ZnSO4 +NH4HCO3 +3 NH3·H2O="=" Zn2(OH)2CO3 ↓+2(NH42 SO4 + H2O

综合题
单项选择题