Question

8．某科研小組設計出利用工業(yè)廢酸（稀H₂SO₄）來浸取某廢棄的氧化銅鋅礦的方案，實現廢物綜合利用，方案如圖所示．

已知：各離子開始沉淀及完全沉淀時的pH如下表所示．

離子	開始沉淀時的pH	完全沉淀時的pH
Fe2+	6.34	9.7
Fe3+	1.48	3.7
Zn2+	6.2	8.0

請回答下列問題：
（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升高溫度（或增大酸濃度、將氧化銅鋅礦粉碎等）
（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）＜（填“＞”“＜”或“=”）K_sp（ZnS）．
（3）物質A最好使用下列物質中的B．
A．KMnO₄　　 B．空氣　　　C．HNO₃　　　D．NaClO
（4）除鐵過程中加入氨水的目的是調節(jié)溶液的pH，pH應控制在3.2～6.2范圍之間．
（5）物質B是可直接用作氮肥的正鹽，則B的化學式是（NH₄）₂SO₄．
（6）除鐵后得到的Fe（OH）₃可用KClO溶液在堿性環(huán)境將其氧化得到一種高效的多功能水處理劑--K₂FeO₄，寫出該反應的離子方程式：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．

Answer 1

分析 氧化銅鋅礦經廢酸浸取后過濾，可得到硫酸銅、硫酸鋅溶液；向酸浸液中加鐵可還原出銅，經過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）影響化學反應速率的因素有：溫度、濃度、固體表面積等；
（2）相同條件下，溶解度大的物質先溶解；
（3）所用試劑能除去雜質，但不能引入新的雜質；
（4）PH的范圍應使鐵完全沉淀而鋅不沉淀；
（5）結合題給信息利用工業(yè)廢酸和氮肥考慮；
（6）從題給信息寫出反應物和生成物，配平即可．

解答 解：（1）影響化學反應速率的因素有多種，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）除鐵過程中加入A和氨水，使亞鐵離子變成氫氧化鐵沉淀，故A應為氧化劑，且考慮加入A不引入新的雜質．除空氣外，其他試劑均可引入新的雜質，
故答案為：B；
（4）從圖表數據可知，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：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）由題給信息可知，反應物為2Fe（OH）₃、ClO^-、OH^-，生成物之一為FeO₄^2-，因鐵在反應中化合價升高，故氯元素的化合價降低，則另一產物為Cl^-，根據元素、電子、電荷守恒配平（可知產物還有水），則方程式為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
故答案為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．

點評 本題屬于化學工藝流程方面的題目．要搞清實驗目的和題給信息，結合流程和題目設問正確解題，綜合性較強．