Question

【題目】由于金屬鋅本身的價(jià)值不高，在我國(guó)工業(yè)鋅廢料的回收利用率比較低。某課題組研究利用含少量銅、鐵的粗鋅制備硫酸鋅及相關(guān)物質(zhì)的資源綜合利用，其工藝流程圖（圖中加入的物質(zhì)均為足量）及有關(guān)數(shù)據(jù)如下：

物質(zhì)	Fe(OH)3	Cu(OH)2	Zn(OH)2	CuS	ZnS
Ksp	4.0×10—38	5.0×10—20	2.0×10—16	8.5×10—45	1.2×10—23

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）固體A的主要成分是_______________；加入固體B的主要作用是____________。

（2）粗鋅中的銅與稀混酸溶液反應(yīng)的離子方程式為_____________________________。

（3）若溶液II中c(Cu2+)為0.05mol·L—1，則溶液II的pH≤_________。

（4）若B是Zn，取8.320gC完全溶解于500mL 1mol·L—1稀硝酸中，共收集到2240mL氣體，再向所得溶液中加入NaOH溶液至剛好生成沉淀最多，此時(shí)所得沉淀質(zhì)量（m）的取值范圍是___________；若B是另一種物質(zhì)，取部分C于試管中，加入鹽酸后產(chǎn)生了有臭雞蛋味氣體，則該反應(yīng)的離子方程式為________________________。

（5）溶液III還可以與(NH4)2S溶液反應(yīng)制備ZnS，實(shí)際生產(chǎn)中選用(NH4)2S溶液而不是Na2S溶液作為反應(yīng)物，是因?yàn)楹笳咧频玫?/span>ZnS中會(huì)含有較多的___________雜質(zhì)。

Answer 1

【答案】Fe(OH)3或氫氧化鐵 將Cu2+（或銅）從溶液Ⅱ中分離出來(lái) 3Cu＋8H+＋2NO3—＝3Cu2+＋2NO↑＋4H2O 5 12.67g＜m＜12.74g ZnS＋2H+＝Zn2+＋H2S↑ Zn(OH)2.

【解析】

分析題給化學(xué)工藝流程知粗鋅（含少量銅、鐵）加入足量HNO3和H2SO4混酸得溶液Ⅰ，其中含有Zn2＋、Fe3＋和Cu2＋等金屬陽(yáng)離子，加入適量氫氧化鋅調(diào)節(jié)pH使Fe3＋轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，過(guò)濾，固體A為氫氧化鐵，向?yàn)V液Ⅱ中加足量固體B，將Cu2＋轉(zhuǎn)化為沉淀，過(guò)濾，固體C為含銅元素的沉淀和過(guò)量的固體B，溶液Ⅲ為硫酸鋅溶液，經(jīng)一系列操作的硫酸鋅晶體，據(jù)此作答。

（1）固體A的主要成分是Fe(OH)3或氫氧化鐵；加入固體B的主要作用是將Cu2+（或銅）從溶液Ⅱ中分離出來(lái)。

（2）粗鋅中的銅與稀混酸溶液反應(yīng)的離子方程式為3Cu＋8H+＋2NO3—＝3Cu2+＋2NO↑＋4H2O。

（3）若溶液II中c(Cu2+)為0.05mol·L—1，為保證Cu2＋不生成氫氧化銅沉淀，溶液中c2(OH－)≤Ksp[ Cu(OH)2]/ c(Cu2+)=1×10-18（mol/L）2，c(OH－)≤1×10-9mol/L，c(H＋)≥1×10-5mol/L，則溶液II的pH≤5。

（4）若B是Zn，則C為銅和鋅的混合物。取8.320gC完全溶解于500mL 1mol·L—1稀硝酸中，發(fā)生反應(yīng)：3M+8HNO3(稀)==3M(NO3)2+2NO↑+4H2O，分析反應(yīng)過(guò)程知金屬銅和鋅失電子的物質(zhì)的量與結(jié)合的氫氧根的物質(zhì)的量相等，假設(shè)8.320g固體C完全是銅，n(Zn)=0.128mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.256mol，結(jié)合氫氧根的物質(zhì)的量為0.256mol，質(zhì)量為4.352g，即沉淀的質(zhì)量為12.672g；，假設(shè)8.320g固體C完全是鋅，n(Cu)=0.13mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.26mol，結(jié)合氫氧根的物質(zhì)的量為0.26mol，質(zhì)量為4.42g，即沉淀的質(zhì)量為12.74g；即所得沉淀質(zhì)量（m）的取值范圍是12.67g＜m＜12.74g；根據(jù)題意知固體C加入鹽酸后產(chǎn)生了有臭雞蛋味氣體，則固體B為ZnS，固體C為CuS和ZnS，該反應(yīng)的離子方程式為ZnS＋2H+==Zn2+＋H2S↑。

（5）Na2S溶液的存在S2—的水解，(NH4)2S溶液存在NH4+和S2—的水解，Na2S溶液堿性較強(qiáng)，者制得的ZnS中會(huì)含有較多的Zn(OH)2雜質(zhì)。