Question

3．2Zn（OH）₂•ZnCO₃是制備活性ZnO的中間體，以鋅焙砂（主要成分為ZnO，含少量Cu²+、Mn²⁺等離子）為原料制備2Zn（OH）₂•ZnCO₃的工藝流程如下：

請回答下列問題：
（1）當(dāng)（NH₄）₂SO₄，NH₃•H₂O的混合溶液呈中性時，c（NH₄⁺）=2c（SO₄^2-）（填“＜”、“＞”或“=”）性．
（2）“浸取”時為了提高鋅的浸出率，可采取的措施是攪拌、適當(dāng)加熱（任寫一種）．
（3）“浸取”時加入的NH₃•H₂O過量，生成MnO₂的離子方程式為Mn²⁺+H₂O₂+2NH₃•H₂O=MnO₂↓+2NH₄⁺+2H₂O．
（4）適量S²-能將Cu²⁺等離子轉(zhuǎn)化為硫化物沉淀而除去，若選擇ZnS進行除雜，是否可行？用計算說明原因：可行，ZnS+Cu²+=CuS+Zn²⁺K=$\frac{Ksp（ZnS）}{Ksp（CuS）}$=1.2×10¹²＞＞1×10⁵．
[已知：K_sp（ZnS）=1.6×10^-24，K_sp（CuS）=1.3×10^-36；K＞10⁵化學(xué)反應(yīng)完全，K＜10^-5化學(xué)反應(yīng)不發(fā)生]
（5）“沉鋅”的離子方程式為3Zn²⁺+6HCO₃-=2Zn（OH）₂•ZnCO₃↓+5CO₂↑+H₂O．
（6）“過濾3”所得濾液可循環(huán)使用，其主要成分的化學(xué)式是（NH₄）₂SO₄．

Answer 1

分析 制備2Zn（OH）₂•ZnCO₃流程為：鋅焙砂（主要成分為ZnO，含少量Cu²⁺、Mn²⁺等離子）中加入硫酸銨、氨水、雙氧水，雙氧水將錳離子氧化成二氧化錳，過濾后在濾液中加硫化銨，再過濾，除去銅離子，蒸氨除去多余的氨氣，加入碳酸氫銨得到2Zn（OH）₂•ZnCO₃和二氧化碳氣體，過濾得2Zn（OH）₂•ZnCO₃，濾液為硫酸銨溶液，
（1）（NH₄）₂SO₄與NH₃•H₂O的混合溶液中存在電荷守恒：c （NH₄⁺）+c（H⁺）=2c（SO₄^2-）+c（OH^-），25℃時，pH=7是顯中性的溶液，
（2）根據(jù)影響反應(yīng)速率的因素判斷“浸取”時為了提高鋅的浸出率，可采取的措施；
（3）“浸取”時加入的NH₃•H₂O過量，溶液呈堿性，雙氧水將錳離子氧化成MnO₂，根據(jù)電荷守恒和元素守恒書寫離子方程式；
（4）根據(jù)反應(yīng)ZnS+Cu²+=CuS+Zn²⁺，可知K=$\frac{Ksp（ZnS）}{Ksp（CuS）}$=1.2×10¹²，結(jié)合題中信息可判斷ZnS除雜，是否可行；
（5）“沉鋅”的過程為溶液中的鋅離子與碳酸氫銨溶液反應(yīng)生成2Zn（OH）₂•ZnCO₃，據(jù)此書寫離子方程式；
（6）“過濾3”所得濾液為硫酸銨溶液，可循環(huán)使用；

解答 解：制備2Zn（OH）₂•ZnCO₃流程為：鋅焙砂（主要成分為ZnO，含少量Cu²⁺、Mn²⁺等離子）中加入硫酸銨、氨水、雙氧水，雙氧水將錳離子氧化成二氧化錳，過濾后在濾液中加硫化銨，再過濾，除去銅離子，蒸氨除去多余的氨氣，加入碳酸氫銨得到2Zn（OH）₂•ZnCO₃和二氧化碳氣體，過濾得2Zn（OH）₂•ZnCO₃，濾液為硫酸銨溶液，
（1）NH₄）₂SO₄與NH₃•H₂O的混合溶液中存在電荷守恒：c （NH₄⁺）+c（H⁺）=2c（SO₄^2-）+c（OH^-），25℃時，pH=7是顯中性的溶液，故c（H⁺）=c（OH^-），所以c（NH₄⁺）=2c（SO₄^2-），
故答案為：=．
（2）根據(jù)影響反應(yīng)速率的因素判斷“浸取”時為了提高鋅的浸出率，可采取的措施為攪拌、適當(dāng)加熱，
故答案為：攪拌、適當(dāng)加熱；
（3）“浸取”時加入的NH₃•H₂O過量，溶液呈堿性，雙氧水將錳離子氧化成MnO₂，反應(yīng)的離子方程式為Mn²⁺+H₂O₂+2NH₃•H₂O=MnO₂↓+2NH₄⁺+2H₂O，
故答案為：Mn²⁺+H₂O₂+2NH₃•H₂O=MnO₂↓+2NH₄⁺+2H₂O；
（4）根據(jù)反應(yīng)ZnS+Cu²+=CuS+Zn²⁺，可知K=$\frac{Ksp（ZnS）}{Ksp（CuS）}$=1.2×10¹²＞＞1×10⁵，K＞10⁵化學(xué)反應(yīng)完全，所以選擇ZnS進行除雜是可行的，
故答案為：可行，ZnS+Cu²+=CuS+Zn²⁺   K=$\frac{Ksp（ZnS）}{Ksp（CuS）}$=1.2×10¹²＞＞1×10⁵；
（5）“沉鋅”的過程為溶液中的鋅離子與碳酸氫銨溶液反應(yīng)生成2Zn（OH）₂•ZnCO₃，離子方程式為3Zn²⁺+6HCO₃-=2Zn（OH）₂•ZnCO₃↓+5CO₂↑+H₂O，
故答案為：3Zn²⁺+6HCO₃-=2Zn（OH）₂•ZnCO₃↓+5CO₂↑+H₂O；
（6）“過濾3”所得濾液為硫酸銨溶液，可循環(huán)使用，其化學(xué)式為（NH₄）₂SO₄，
故答案為：（NH₄）₂SO₄．

點評 本題考查了物質(zhì)制備方案的設(shè)計、物質(zhì)分離與提純方法的綜合應(yīng)用，題目難度較大，明確制備流程為解答關(guān)鍵，注意掌握常見物質(zhì)分離與提純的操作方法，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實驗?zāi)芰Γ?/p>